JNI

JNI是Java Native Interface的缩写，中文为JAVA本地调用。从Java1.1开始，Java Native Interface(JNI)标准成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言，尤其是C和C++而设计的，但是它并不妨碍你使用其他语言，只要调用约定受支持就可以了。

 

目录

定义

设计目的

书写步骤

简要使用例子

调用中考虑的问题

对JAVA传入数据的处理

软件开发

展开

 

编辑本段定义

　　使用java与本地已编译的代码交互，通常会丧失平台可移植性。但是，有些情况下

  

JNI

这样做是可以接受的，甚至是必须的，比如，使用一些旧的库，与硬件、操作系统进行交互，或者为了提高程序的性能。JNI标准至少保证本地代码能工作在任何Java 虚拟机实现下。

 

编辑本段设计目的

　　·标准的java类库可能不支持你的程序所需的特性。

  

JNI

·或许你已经有了一个用其他语言写成的库或程序，而你希望在java程序中使用它。

 

　　·你可能需要用底层语言实现一个小型的时间敏感代码，比如汇编，然后在你的java程序中调用这些功能。

 

编辑本段书写步骤

　　·编写带有native声明的方法的java类

 

　　·使用javac命令编译所编写的java类

  

JNI

·使用javah ?jni java类名生成扩展名为h的头文件

 

　　·使用C/C++实现本地方法

 

　　·将C/C++编写的文件生成动态连接库

 

　　·ok

 

　　1) 编写java程序：这里以HelloWorld为例。

 

　　代码1：

 

　　class HelloWorld {

 

　　public native void displayHelloWorld();//所有native关键词修饰的都是对本地的声明

 

　　static {

 

　　System.loadLibrary("hello"); //载入本地库

 

　　}

 

　　public static void main(String[] args) {

 

　　new HelloWorld().displayHelloWorld();

 

　　}

 

　　}

 

　　声明native方法：如果你想将一个方法做为一个本地方法的话，那么你就必须声明该方法为native的，并且不能实现。其中方法的参数和返回值在后面讲述。 Load动态库：System.loadLibrary("hello");加载动态库（我们可以这样理解：我们的方法 displayHelloWorld()没有实现，但是我们在下面就直接使用了，所以必须在使用之前对它进行初始化）这里一般是以static块进行加载的。同时需要注意的是System.loadLibrary();的参数“hello”是动态库的名字。

 

　　2) 编译

 

　　没有什么好说的了 javac HelloWorld.java

 

　　3) 生成扩展名为h的头文件 javah ?

 

　　jni HelloWorld 头文件的内容： /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

 

　　1. include

 

　　/* Header for class HelloWorld */

 

　　1. ifndef _Included_HelloWorld

 

　　2. define _Included_HelloWorld

  

JNI

3. ifdef __cplusplus

 

　　extern "C" {

 

　　1. endif

 

　　/*

 

　　* Class: HelloWorld

 

　　* Method: displayHelloWorld

 

　　* Signature: ()V

 

　　* /

 

　　JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);

 

　　1. ifdef __cplusplus

 

　　}

 

　　1. endif

 

　　2. endif

 

　　（这里我们可以这样理解：这个h文件相当于我们在java里面的接口，这里声明了一个 Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法，然后在我们的本地方法里面实现这个方法，也就是说我们在编写C/C++程序的时候所使用的方法名必须和这里的一致）。

 

　　4) 编写本地方法实现和由javah命令生成的头文件里面声明的方法名相同的方法。

 

　　代码2：

 

　　1 #include "jni.h"

 

　　2 #include "HelloWorld.h"

 

  

JNI

　　3 //#include other headers

 

　　4 JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj)

 

　　{

 

　　printf("Hello world!\n");

 

　　return;

 

　　}

 

　　注意代码2中的第1行，需要将jni.h（该文件可以在%JAVA_HOME%/include文件夹下面找到）文件引入，因为在程序中的JNIEnv、 jobject等类型都是在该头文件中定义的；另外在第2行需要将HelloWorld.h头文件引入（我是这么理解的：相当于我们在编写java程序的时候，实现一个接口的话需要声明才可以，这里就是将HelloWorld.h头文件里面声明的方法加以实现。当然不一定是这样）。然后保存为 HelloWorldImpl.c就ok了。

 

　　5) 生成动态库

 

　　这里以在Windows中为例，需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夹下面，使用VC的编译器cl成。 cl -I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll 注意：生成的dll文件名在选项-Fe后面配置，这里是hello，因为在HelloWorld.java文件中我们loadLibary的时候使用的名字是hello。当然这里修改之后那里也需要修改。另外需要将-I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32参数加上，因为在第四步里面编写本地方法的时候引入了jni.h文件。

 

　　6) 运行程序 java HelloWorld就ok.

 

编辑本段简要使用例子

　　下面是一个简单的例子实现打印一句话的功能，但是用的c的printf最终实现。一

  

JNI

般提供给java的jni接口包括一个so文件（封装了c函数的实现）和一个java文件（需要调用path的类）。

 

　　1． JNI的目的是使java方法中能够调用c实现的一些函数，比如以下的java类，就需要调用一个本地函数testjni（一般声明为private native类型），首先需要创建文件weiqiong.java，内容如下：

 

　　class weiqiong { static { System.loadLibrary("testjni");//载入静态库，test函数在其中实现 } private native void testjni(); //声明本地调用 public void test() { testjni(); } public static void main(String args[]) { weiqiong haha = new weiqiong(); haha.test(); } }

 

　　2．然后执行javac weiqiong.java，如果没有报错，会生成一个weiqiong.class。

 

　　3．然后设置classpath为你当前的工作目录，如直接输入命令行：set classpath = weiqiong.class所在的完整目录（如 c:\test)再执行javah weiqiong，会生成一个文件weiqiong.h文件，其中有一个函数的声明如下：

 

　　JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *, jobject);

 

　　4．创建文件testjni.c将上面那个函数实现，内容如下：

 

　　1. include

 

　　2. include

 

　　JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *env, jobject obj) { printf("haha---------go into c!!!\n"); }

 

　　5．为了生成.so文件，创建makefile文件如下：

 

　　libtestjni.s o:testjni.o makefile gcc -Wall -rdynamic -shared -o libtestjni. so testjni.o testjni.o:testjni.c weiqiong.h gcc -Wall -c testjni.c -I./ -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include/linux cl: rm -rf *.o *.so 注意：gcc前面是tab空，j2sdk的目录根据自己装的j2sdk的具体版本来写，生成的so文件的名字必须是loadLibrary的参数名前加“lib”。

 

　　6．export LD_LIBRARY_PATH=.，由此设置library路径为当前目录，这样java文件才能找到so文件。一般的做法是将so文件copy到本机的LD_LIBRARY_PATH目录下。

 

　　7．执行java weiqiong，打印出结果：“haha---------go into c!!!”

 

编辑本段调用中考虑的问题

　　在首次使用JNI的时候有些疑问，后来在使用中一一解决，下面就是这些问题的备忘：

  

JNI

1。 java和c是如何互通的？

 

　　其实不能互通的原因主要是数据类型的问题，jni解决了这个问题，例如那个c文件中的jstring数据类型就是java传入的String对象，经过jni函数的转化就能成为c的char*。

 

　　对应数据类型关系如下表：

 

　　Java 类型 本地c类型 说明 boolean jboolean 无符号，8 位 byte jbyte 无符号，8 位 char jchar 无符号，16 位 short jshort 有符号，16 位 int jint 有符号，32 位 long jlong 有符号，64 位 float jfloat 32 位 double jdouble 64 位 void void N/A

 

　　JNI 还包含了很多对应于不同 Java 对象的引用类型如下图：

 

　　2. 如何将java传入的String参数转换为c的char*，然后使用?

 

　　java传入的String参数，在c文件中被jni转换为jstring的数据类型，在c文件中声明char* test，然后test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env, jstring, NULL);注意：test使用完后，通知虚拟机平台相关代码无需再访问：(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstring, test);

 

　　3. 将c中获取的一个char*的buffer传递给java？

 

　　这个char*如果是一般的字符串的话，作为string传回去就可以了。如果是含有’\0’的buffer，最好作为bytearray传出，因为可以制定copy的length，如果copy到string，可能到’\0’就截断了。

 

　　有两种方式传递得到的数据：

 

　　一种是在jni中直接new一个byte数组，然后调用函数(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);将buffer的值copy到bytearray中，函数直接return bytearray就可以了。

 

　　一种是return错误号，数据作为参数传出，但是java的基本数据类型是传值，对象是传递的引用，所以将这个需要传出的byte数组用某个类包一下，如下：

 

　　class RetObj { public byte[] bytearray; } 这个对象作为函数的参数retobj传出，通过如下函数将retobj中的byte数组赋值便于传出。代码如下： jclass cls; jfieldID fid; jbyteArray bytearray; bytearray = (*env)->NewByteArray(env,len); (*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer); cls = (*env)->GetObjectClass(env, retobj); fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "retbytes", "[B"]); (*env)->SetObjectField(env, retobj, fid, bytearray);

 

　　4. 不知道占用多少空间的buffer，如何传递出去呢？

 

　　在jni的c文件中new出空间，传递出去。java的数据不初始化，指向传递出去的空间即可。

 

编辑本段对JAVA传入数据的处理

　　1． 如果传入的是bytearray的话，作如下处理得到buffer：

 

　　char *tmpdata = (char*)(*env)->GetByteArrayElements(env, bytearray, NULL); (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, bytearray, tmpdata, 0);

 

编辑本段软件开发

　　基于JNI的嵌入式手机软件开发实例 下面通过一个实例来描述运用JNI技术在手机上操纵摄像头，捕捉视频并存储图片的过程。

(1)活动/状态图

　　图2为捕捉视频并存储图片的活动/状态图

 

　　根据图2的活动/状态，具体的对应步骤如下：

 

　　①发起该流程。

 

　　②发起流程后，建立文件用于存储图片。

 

　　③用指针获得分配的缓冲器，用于存储获得的帧。

 

　　④将指针压栈(序列化缓冲器)。由于手机的内存较小，为了防止内存泄漏，Symbian操作系统有一个Cleanupstack的要求，即在使用指针时，用PushL把指针压入栈中，使用完后再用Pop弹出栈．如果在中间调用导致崩溃的函数时果真出现了问题，那么Cleanupstack可以通过调用该指针的析构函数回收占用的空间。

 

　　⑤操纵摄像头，捕捉视频，并将图像流从摄像头端传到缓冲器。

 

　　⑥将摄像头内的图像流存入缓冲器内，并将缓冲器内的流转化为文件流，存为jpg格式的文件，将指向缓冲器的指针弹栈。

 

　　⑦在过程⑥中，如果使用完了序列化的缓冲器，则要重新序列化缓冲器，以备后面使用。

 

　　⑧当接收到停止视频捕捉的信号后，关闭文件。

 

　　⑨流程结束。

(2)运用JNI技术的视频捕捉

　　子功能捕捉视频的实现是由操纵摄像头、视频播放(解码器准备)以及建立摄像头和手机之间的连接会话三个活动组成的。其中操纵摄像头是通过调用底层设备的驱动来实现的，需要利用JNI来实现，完成的方法包括准备、建立、删除、销毁摄像头等。视频播放的一系列过程也是通过c++代码来实现的，除了准备、建立、删除、销毁解码器外，还有开始、暂停、停止解码等。建立摄像头和手机之间的连接类似建立客户端和服务器连接，视频流从摄像头传到手机界面是通过多媒体会话来完成的。多媒体会话的建立、关闭、摧毁以及会话建立后的发送、取消、读取数据等也是JNI的应用范畴。