前两天有位朋友问到在 .NET 里面调用 Java 类方法并返回值的方法，刚好手头工作可能会需要用 JNI 来封装现有系统，于是晚上写了个调用例子，顺手对 JNI 的基本调用做了一个简单的封装。因为 JNI 的接口设计上主要面向 C++ 语言，因此决定将 JNI 的封装放在一个独立的 DLL 中进行，然后在 .NET 中通过 Interop 再做一层封装，反正这种需求下效率也不是首要考虑因素。
JNI 的原理和基本使用方法这里就不多说了，现成的资料太多了，有兴趣的朋友可以参考 sun 的 JNI 文档以及示例。此外 Sheng Liang 的 Java Native Interface: Programmer's Guide and Specification 一书中对 JNI 做了较为全面的解析。
JNI 的封装其实现成的有很多，如 sourceforge.net 上的 Jace 等; Java 和 .NET 互操作的封装也有一些，如 JVM-CLR Bridge 等。但一方面自己的需求与他们不太一样，另一方面也希望通过自行开发增加对这方面知识的了解，故而选择自己重新发明轮子，呵呵，权且当作是一种娱乐吧 :P
[1] 配置并构造 JVM
JVM 的配置与构造与 CLR 的非常类似（CLR 的相关使用方法可以参考《.Net平台下CLR程序载入原理分析 [草稿]》一文 ）。用户程序通过 JRE 的 jvm.dll 提供的接口，构造并配置虚拟机，调用相应的类的方法，完成实际工作。从 JDK 1.2 开始，JRE 提供了 client/server 两个版本的 jvm.dll，一般可以在 %JRE%inclient 和 %JRE%inserver 目录下找到，和 CLR 中的 wks/srv 类似。jvm.dll 提供了 JNI_CreateJavaVM 函数用于构造虚拟机，对应于 CLR 中 mscoree.dll 提供的 CorBindToRuntimeEx 函数。此函数的定义可以在 %JDK%includejni.h 头文件里面找到，静态链接可以通过 %JDK%libjvm.lib 库文件完成，动态连接则可以根据选用 JRE 的虚拟机类型从相应 jvm.dll 中使用 GetProcAddress 函数获得入口。
以下为引用：
_JNI_IMPORT_OR_EXPORT_ jint JNICALL JNI_CreateJavaVM(JavaVM **pvm, void **penv, void *args);
pvm 参数返回虚拟机的对象指针，penv 参数返回当前线程执行环境的对象指针，args 参数传入虚拟机构造时使用的配置参数。
一般来说，每个进程同时只能启动一个 JVM 实例，这在很多 JVM 实现中是硬编码在虚拟机构造代码中。因此使用者应该通过 singleton 模式保障全局 JVM 实例的唯一性，或者通过 JNI_GetCreatedJavaVMs 函数获取已经构造的虚拟机对象指针。而 JavaVM::DestroyJavaVM 方法，大多数情况下是不起作用的，只是需要在程序结束是礼节性的调用一下，不要指望通过它真正卸载 JVM，否则再次调用 JNI_CreateJavaVM 函数时可能会发生错误。一个简单的封装如下：
以下为引用：
namespace JBridge
{
public class JStub
{
[DllImport("JvmStub.dll")]
public static extern IntPtr CreateJVM();[DllImport("JvmStub.dll")]
public static extern void DestroyJVM(IntPtr vm);
}
public class JVM
{
static private IntPtr _vm = IntPtr.Zero;private JVM()
{
}~JVM()
{
if(_vm != IntPtr.Zero)
{
JStub.DestroyJVM(_vm);
_vm = IntPtr.Zero;
}
}public static IntPtr getInstance()
{
if(_vm == IntPtr.Zero)
{
lock(typeof(JVM))
{
if(_vm == IntPtr.Zero)
{
_vm = JStub.CreateJVM();
}
}
}
return _vm;
}
}
}
而在一个创建了 JVM 的进程中，并不是所有线程都能够直接使用 JVM 的，需要通过 JavaVM::AttachCurrentThread 方法将当前线程挂接到 JVM 环境上，并获取当前线程执行环境的对象指针 JNIEnv *pEnv；在无需处理 JVM 调用时，应该调用 JavaVM::DetachCurrentThread 方法析构 JVM 为当前线程准备的数据；而 JNI_CreateJavaVM 函数在构造 JVM 时缺省返回调用线程的执行环境对象指针。
以下为引用：
struct JavaVM_
{
jint DestroyJavaVM()
{
// ...
}
jint AttachCurrentThread(void **penv, void *args)
{
// ...
}
jint DetachCurrentThread()
{
// ...
}
}
最后的 args 参数是配置虚拟机以何种方式启动。
以下为引用：
#define JNI_VERSION_1_1 0x00010001
#define JNI_VERSION_1_2 0x00010002
#define JNI_VERSION_1_4 0x00010004typedef struct JavaVMInitArgs {
jint version;
jint nOptions;
JavaVMOption *options;
jboolean ignoreUnrecognized;
} JavaVMInitArgs;
字段 version 指定虚拟机使用的兼容版本，如 jni.h 定义的 JNI_VERSION_1_2；
字段 nOptions 和 options 指定虚拟机使用哪些配置。
以下为引用：
typedef struct JavaVMOption {
char *optionString;
void *extraInfo;
} JavaVMOption;
配置信息以字符串形式保存在 JavaVMOption::optionString 中，由 JVM 进行具体解析。常用的配置有诸如显示 JNI 调试信息(-verbose:jni)；对 JNI 调用进行额外检查(-Xcheck:jni)；以及指定 Java 类(-Djava.class.path=???)、JNI 本地库(-Djava.library.path=???)、初始化类库(-Xbootclasspath:???)等等路径。
一个实际的配置和构造 JVM 示例代码如下：
以下为引用：
JavaVMOption opts[5];opts[0].optionString = "-Djava.class.path=F:\Study\Java\JNI\Prompt";
opts[1].optionString = "-Djava.library.path=F:\Study\Java\JNI\Prompt";
opts[2].optionString = "-verbose:jni";
opts[3].optionString = "-Xcheck:jni";
opts[4].optionString = "-Xbootclasspath:E:\Borland\JBuilderX\jdk1.4\jre\lib\rt.jar";JavaVMInitArgs args;
args.version = JNI_VERSION_1_2;
args.options = opts;
args.nOptions = sizeof(opts) / sizeof(opts[0]);
args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;Check(JNI_CreateJavaVM(&m_jvm, reinterpret_cast<void **>(static_cast<JNIEnv **>(m_env)), &args));
