JNI调用C++方法指南

本文主要是介绍JNI调用C++方法指南，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

概述

JNI（Java Native Interface）用来在Java中调用其他语言编写的代码。本文主要介绍如何在Java中调用C++程序。

测试环境：Ubuntu 20.04.6 LTS, JDK 8, G++ 9.4.0

JNI的入门

Java中提供了native关键字，用于指示方法实现由本地代码来提供。对于C++程序而言，可以将源码打包为静态库或动态库。在JNI中通常使用动态库，这样可以避免将Java字节码和本地代码混合在同一个的二进制文件中。

下面通过一个示例来演示JNI的具体用法。

步骤1：定义Java类HelloJNI，其源代码如下：

public class HelloJNI {static {System.loadLibrary("native"); // 加载指定的本地库, 使得可以通过JNI调用库中定义的本地方法}public static void main(String[] args) {new HelloJNI().sayHello("Linux");}private native void sayHello(String name); // 通过native修饰的本地方法, 需要将其链接到本地代码实现
}

步骤2：通过命令javac -h . HelloJNI.java编译Java源文件并自动生成C++头文件，生成的HelloJNI.h的源码如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloJNI */#ifndef _Included_HelloJNI
#define _Included_HelloJNI
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/** Class:     HelloJNI* Method:    sayHello* Signature: (Ljava/lang/String;)V*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *, jobject, jstring);#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

本地方法声明JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *, jobject, jstring)中包含三个参数：

JNIENV *：代表Java环境，通过该指针可以对Java端的代码进行操作
jobject：代表该native方法对应的类对象实例。注意，若该native方法有static修饰，则其代表这个native方法对应的类实例
jstring：传递的参数，对应Java中的String类型

步骤3：定义头文件同名的文件HelloJNI.cpp，并在其中实现sayHello()方法：

#include "HelloJNI.h"
#include <iostream>JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JJNIEnv* env, jobject thisObject, jstring name){const char* str = env->GetStringUTFChars(name, NULL);std::cout << "Hello " << str << std::endl;
}

步骤4：编译C++代码为动态库：

# 获取.o文件
g++ -c -fPIC -I${JAVA_HOME}/include -I${JAVA_HOME}/include/linux HelloJNI.cpp
# 打包
g++ -shared HelloJNI.o -o libnative.so

步骤5：运行Java代码：

java -Djava.library.path=. HelloJNI# 结果
Hello Linux

说明：-Djava.library.path=.：指定JVM查找本地库的路径为当前目录。

JNI的高级功能

JNI提供了一组特定的类型用于在C++和Java语言中传递数据。

基本数据类型

下表描述了Java基本类型在C++中对应的本地类型。

Java Type	Native Type	Description
`boolean`	`jboolean`	unsigned 8 bits
`byte`	`jbyte`	signed 8 bits
`char`	`jchar`	unsigned 16 bits
`short`	`jshort`	signed 16 bits
`int`	`jint`	signed 32 bits
`long`	`jlong`	signed 64 bits
`float`	`jfloat`	32 bits
`double`	`jdouble`	64 bits
`void`	`void`	not applicable

引用类型

JNI还支持多种应用类型，其对应关系如下：

Java Type	Native Type	Description
`Class`	`jclass`	Class类型
`Object`	`jobject`	Java中的对象
`String`	`jstring`	字符串
`Object[]`	`jobjectArray`	对象类型数组
`boolean[]`	`jbyteArray`	布尔型数组
`char[]`	`jcharArray`	字符型数组
`short[]`	`jshortArray`	短整型数组
`int[]`	`jintArray`	整形数组
`long[]`	`jlongArray`	长整型数组
`float[]`	`jfloatArray`	浮点型数组
`double[]`	`jdoubleArray`	双浮点型数组

使用示例

Java类源码：

public class TypeTest {static{System.loadLibrary("typetest");}public static void main(String[] args) {TypeTest test = new TypeTest();int[] arr = {3, 1, 5, 9, 2};System.out.println(test.add(4, 5));System.out.println(test.circle(5.0));int[] brr = test.sortArray(arr);for(int num:brr){System.out.print(num + " ");}System.out.println();}public native int add(int a, int b);public native double circle(double radius);public native int[] sortArray(int[] array);
}

C++类头文件：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class TypeTest */#ifndef _Included_TypeTest
#define _Included_TypeTest
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/** Class:     TypeTest* Method:    add* Signature: (II)I*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_TypeTest_add(JNIEnv *, jobject, jint, jint);/** Class:     TypeTest* Method:    circle* Signature: (D)D*/
JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_TypeTest_circle(JNIEnv *, jobject, jdouble);/** Class:     TypeTest* Method:    sortArray* Signature: ([I)[I*/
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_TypeTest_sortArray(JNIEnv *, jobject, jintArray);#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

C++类方法实现：

#include "TypeTest.h"
#include <algorithm>const double PI = 3.14;JNIEXPORT jint JNICALL Java_TypeTest_add(JNIEnv * env, jobject obj, jint a, jint b){return a + b;
}JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_TypeTest_circle(JNIEnv * env, jobject obj, jdouble radius){return PI * radius * radius;
}JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_TypeTest_sortArray(JNIEnv * env, jobject obj, jintArray arr){// 获取数组长度jsize length = env->GetArrayLength(arr);// 获取数组元素jint* elements = env->GetIntArrayElements(arr, 0);std::sort(elements, elements + length);// 创建新的 jintArray 并设置排序后的元素jintArray result = env->NewIntArray(length);env->SetIntArrayRegion(result, 0, length, elements);// 释放原始数组env->ReleaseIntArrayElements(arr, elements, 0);return result;
}

编译运行参考JNI入门章节，不作重复赘述。