技术转载:Jni学习四:如何编写jni方法

转载:http://blog.chinaunix.net/u1/38994/showart_1099528.html

一、概述:



在这篇文章中将会简单介绍如何编制一些简单的JNI 方法。我们都知道JNI方法可以帮助我们调用用C/c++编写的函数,这样如果一项工作已经用C/c++语言实现的话,我们就可以不用花很大的力气再用JAVA语言对这一工作进行再实现,只要编制相应的JNI函数,就可以轻松实现JAVA语言对C/c++函数的调用,从而大大减轻程序开发人员的工作量。



在这个项目中,我们编制了很多小实例,通过阅读,运行这些小实例,你可以轻松的学会如何编制JNI方法。这篇文档可以帮助你更好的理解及实现这些实例。



现在让我们进入主题。首先,我们看一下这个项目的体系构架。该项目分为两部分,一部分用c语言是c语言的例子,另一部分是c++语言的例子。每部分都包含java,src源文件目录,以及一个Makefile文件。java目录中是需要调用JNI函数的JAVA源程序,含有后缀名.java。src 目录中含有JNI函数的实现代码,包括.c或.cpp文件和.h文件。Makefile文件是对 java 、src 目录下的文件进行编译组织进而生成可执行文件的文件。当Makefile文件执行以后还会生成以下子目录:lib , class ,bin目录 。lib 目录中包含项目中生成的静态函数库文件libJNIExamples.so,java程序所调用的JNI方法都是通过这个库来调用的。class 目录中包含由java目录下的.java 文件生成的.class文件。bin目录中是一个可执行的shell脚本文件。在执行该脚本的时候,项目所有程序实例的运行结果都将一并显示在屏幕上。





具体执行步骤为:



make



cd bin



./run.sh





下面来介绍一下在这个项目中所实现的实例:



   1. 如何调用标准C/c++中的函数--例如:printf(...)

   2. 如何调用C/c++中自定义的函数

   3. 如何在jni函数中访问java类中的对象实例域

   4. 如何在jni函数中访问java类中的静态实例域

   5. 如何在jni函数中调用java对象的方法

   6. 如何在jni函数中调用java类的静态方法

   7. 如何在jni函数中传递基本数据类型参数

   8. 如何在jni函数中传递对象类型参数

   9. 如何在jni函数中处理字符串

  10. 如何在jni函数中处理数组

  11. 处理jni函数中的返回值情况

  12. 在jni中实现创建java类对象





二、基本步骤:



在介绍这些例子之前,让我们先来看看编写jni方法所需要的基本步骤,这些实例都是用c来实例来讲解,至于c++的实例和c的实例区别不大,只要作稍微的修改即可,在文档的末尾我们将介绍这些内容:



1、要想定义jni方法,首先得要在java语言中对这一方法进行声明(自然这一声明过程要在类中进行)



声明格式如下:

publicnativevoid print();   System.loadLibrary(“JNIExamples”);   }  

jni 函数用关键字native方法声明。



2、对该类的源文件进行编译使用javac命令,生成相应的.class文件。

3、用javah -jni为函数生成一个在java调用和实际的c函数之间的转换存根,该存根通过从虚拟机栈中取出参数信息,并将其传递给已编译的C函数来实现转换。

4、建立一个特殊的共享库,并从该共享库到处这个存根,在上面的例子中使用了System.loadLibrary,来加载libJNIExamples共享库。





三、配置运行环境:



在编写一个简单的jni函数之前我们必须配置相应的运行环境。jdk的配置在这里就不作介绍,这里主要说的是库的路径。当调用System.loadLibrary(..)时,编译器会到我们系统设置的库路径中寻找该库。修改路径的方法和修改任何环境变量的方法基本相同,只要在/etc/bash.bashrc目录下增加一行LD_LIBRARY_PATH=.:./lib:$(LD_LIBRARY_PATH)即可。也可以通过命令行export LD_LIBRARY_PATH=.:./lib:$(LD_LIBRARY_PATH)





四、运行实例分析:



1、实例一:在jni中调用标准c中自带的函数printf():



下面以实例1为例来详细说明编写jni方法的详细过程。



(1)、定义包含jni函数的类Print.java:

{   /*********************************************************************** * the print() function will call the printf() funcion which is a ANSI c funciton * *************************************************************************/publicnativevoid print();
      System.loadLibrary("JNIExamples");     }   }  

在上面的实例中,使用public native void print();语句来定义了一个Print类的jni方法。并用Sysgem.loadLibrary(“JNIExamples”)语句来加载libJNIExamples.so库。注意:加载的语句一定要用static关键字声明在静态块中,以保证引用该类时该库始终被加载。



(2)、对该类进行编译:javac Print.java。生成Print.class类,然后用javah 产生一个Print.h的头文件:javah Print。长生的Print.h文件格式如下:

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated *//* Header for class Print */  JNIEXPORT void JNICALL Java_Print_print     (JNIEnv *, jobject);   }   

其中的加粗字体为要实现的JNI函数生命部分。



(3)、编写JNI函数的实现部分Print.c

JNIEXPORT void JNICALL Java_Print_print (JNIEnv *env, jobject obj)   {     printf("example1:in this example a printf() function in ANSI C is called\n");     printf("Hello,the output is generated by printf() function in ANSI C\n");   }  

在这个文件中实现了一个简单的Jni方法。该方法调用ANSI C 中的printf()函数,输出了两个句子。



(4)、将本地函数编译到libJNIExamples.so的库中:

使用语句:gcc -fPIC -I/usr/jdk1.5/include -I/usr/jdk1.5/include/linux -shared -o libJNIExamples.so Print.c。



(5)、至此Jni函数已全部实现,可以在java代码中调用拉。

在此我们使用一个简单的类来对实现的jni方法进行测试,下面是PrintTest.java的源代码部分:

publicstaticvoid main(String[] args) {       Print p = new Print();       p.print();     }   }  

(6)、对PrintTest.java进行编译执行得到如下结果:

example1:in this example a printf() function in ANSI C is called

Hello,the output is generated by printf() function in ANSI C .



下面介绍的每个实例实现的步骤也都是按着上述步骤执行的。所以介绍时只介绍实现的关键部分。



2、实例二、调用c 语言用户定义的函数(源程序为:java/Cfunction.java java/C_functionTest.java src/Cfunction.c src/Cfunction.h )

当需要在java程序中调用用c所实现的函数是,需要在需要调用该c函数的类中定义一个jni方法,在该jni方法中去调用该c函数,相当于用java方法把c函数封装起来,以供java程序调用。

在实例二中我们简单定义了一个printHello()函数,该函数的功能只是输出一句话,如果要在java程序中调用该函数,只需在jni函数中调用即可,和调用ANSI C中自带的prinf()函数没有任何区别。



3、实例三、在jni函数中访问java类中的对象实例域(源程序为:java/CommonField.java java/CommonFieldTest.java src/CommonField.c src/CommonField.h )

jni函数的实现部分是在c 语言中实现的,如果它想访问java中定义的类对象的实例域需要作三步工作,

(1)调用GetObjectClass()函数得到该对像的类,该函数返回一个jclass类型值。

(2)调用GetFieldID()函数得到要访问的实例域在该类中的id。

(3)调用GetXXXField()来得到要访问的实例域的值。其中XXX和要访问的实例域的类型相对应。

在jni中java 编程语言和c 语言数据类型的对应关系为java原始数据类型前加 'j' 表示对应c语言的数据类型例如boolean 为jboolean ,int 为 jint,double 为jdouble等。对象类型的对应类型为jobject。

在本实例中,您可以看到我们在java/CommonField.java 中定义了类CommonField类,其中包含int a , int b 两个实例域,我们要在jni函数getCommonField()中对这两个域进行访问和修改。你可以在 src/CommonField.c中找到该函数的实现部分。

以下语句是对该域的访问(以下代码摘自:src/CommonField.c):

jclass class_Field = (*env)->GetObjectClass(env,obj);   jfieldID fdA = (*env)->GetFieldID(env,class_Field,"a","I");   jfieldID fdB = (*env)->GetFieldID(env,class_Field,"b","I");   jint valueA = (*env)->GetIntField(env,obj,fdA);   jint valueB = (*env)->GetIntField(env,obj,fdB);  

在jni中对所有jni函数的调用都要用到env指针,该指针也是每一个本地方法的第一个参数,他是函数指针表的指针,所以,必须在每一个jni调用前面加上(*env)->GetObjectClass(env,obj)函数调用返回obj对像的类型,其中obj 参数表示要你想要得到类型的类对象。

jfieldID GetFieldID(JNIEnv *env,jclass cl, const char name[], const char sig[]) 该函数返回一个域的标识符name 表示域名,sig表示编码的域签名。所谓编码的签名即编码类型的签名在上例中类中的a实例域为int 型,用"I”来表示,同理"B” 表示byte ,"C” 表示 char , “D”表示 double ,”F” 表示float,“J”表示long, “S” 表示short , “V” 表示void ,”Z”表示 boolean类型。

GetIntField(env,obj,fdA),用来访问obj对象的fdA域,如果要访问的域为double类型,则要使用GetDoubleField(env,obj,fdA)来访问,即类型对应GetXXXField中的XXX。



以下函数用来修改域的值:

(*env)->SetIntField(env,obj,fdA,109);   (*env)->SetIntField(env,obj,fdB,145);  

这和获得域的值类似,只是该函数多了一个要设置给该域的值参数。

访问对象实例域的相关函数如下:

jfieldID GetFieldID(JNIEnv *env, jclass cl, const char name[], const char sig[])

该函数返回一个域的标识符。各参数含义如下:

env JNI 接口指针;cl 类对象 ; name 域名; sig 编码的域签名



XXX GetXXXField(JNIEnv *env, jobject obj, jfieldID id)

该函数返回域的值。域类型XXX是Object, Boolean, byte, char , short, int ,long ,float, double 中类型之一。

参数 env JNI借口指针;obj为域所在对象;id为域的标识符。

void SetXXXField(JNIEnv *env,jobject obj, jfieldID id, XXX value)



该函数用于设置域的值。XXX的含义同上,

参数中env, obj , id 的含义也同上,value 值为将要设置的值。



4、实例四:在jni函数中访问类的静态实例域 (java/Field.java java/FieldTest.java src/Field.c src/Field.h)



因为静态实例域并不属于某个对象,而是属于一个类,所以在要访问静态实例域时,和访问对象的实例域不同,它所调用的函数是(以实例四来说明,一下代码摘自src/Field.c):

jclass class_Field = (*env)->FindClass(env,"Field");   jfieldID fdA = (*env)->GetStaticFieldID(env,class_Field,"a","I");   jint valueA = (*env)->GetStaticIntField(env,class_Field,fdA);   (*env)->SetStaticIntField(env,class_Field,fdA,111);  

由于没有对象,必须使用FindClass代替GetObjectClass来获得类引用。在FindClass()的第二个参数是类的编码签名,类的编码签名和基本类型的编码签名有所不同,如果类在当前包中,就直接是类的名称,如果类不在当前包中则要加入该类的详细路径:例如String类在java.lang包中,则String的签名要写成( Ljava/lang/String;),其中的(L和;)是不可少的,其中(;)是表达是的终止符。其他三个函数和访问对象数据域基本没什么区别。



5、实例五:在jni函数中调用java对象的方法(java/CommonMethod.java java/CommonMethodTest.java src/CommonMehod.c src/CommonMethod.h )



在jni函数中我们不仅要对java对象的数据域进行访问,而且有时也需要调用java中类对象已经实现的方法,实例五就是关于这方面的实现的。在src/CommonMethod.c中我们可以找到下面的代码:

JNIEXPORT void JNICALL Java_CommonMethod_callMethod   (JNIEnv *env, jobject obj, jint a, jstring s)   {     printf("example 5:in this example,a object's method will be called\n");     jclass class_CommonMethod = (*env)->GetObjectClass(env,obj);     jmethodID md = (*env)->GetMethodID(env,class_CommonMethod,"print","(ILjava/lang/String;)V");
    (*env)->CallVoidMethod(env,obj,md,a,s);   }  

该代码部分展示了如何实现对java类对象函数的调用过程。从以上代码部分我们可以看到,要实现该调用需要有三个步骤,调用三个函数

jclass class_CommonMethod = (*env)->GetObjectClass(env,obj);   jmethodID md = (*env)->GetMethodID(env,class_CommonMethod,"print","(ILjava/lang/String;)V");   (*env)->CallVoidMethod(env,obj,md,a,s);  

GetObjectClass(...)函数获得要调用对象的类;GetMethodID(...)获得要调用的方法相对于该类的ID号;CallXXXMethod(...)调用该方法。

在编写该调用过程的时候,需要注意的仍然是GetMethodID(...)函数中编码签名的问题,在该实例中,我们要做的是找到CommonMethod类的print(int a, String s)方法,该方法打印整数a,和字符串s 的直。在函数的编码签名部分(该部分以加粗、并加有下划线)GetMethodID(env,class_CommonMethod,"print","(ILjava/lang/String;)V"); 从左往右可以查看,括号中的内容为要调用方法的参数部分内容,I表示第一个参数为int类型,“Ljava/lang/String;”表示第二个参数为String类型,V表示返回值类型为空void,如果返回值类型不为空,则使用相应的类型签名。返回值类型是和下面将要使用的调用该方法的函数CallXXXMethod(...)相关联的,该函数的xxx要用相应的类型来替换,在此实例中为void,如果返回值类型为int类型则调用该方法的函数就为CallIntMethod(...)。





6、实例六:在jni函数中调用java类的静态方法(java/Method.java java/MethodTest.java src/Method.h src/Method.c)



实例五中介绍了如何调用类对象的方法,在此实例中我们将介绍如何调用java类的静态方法在此实例中我们在/java/Method.java中定义了静态方法:



public static void print() {

  System.out.println("this is a static method of class Method");

}



该函数的功能就是打印字符串“ this is a static method of class Method”;

我们在src/Method.c中实现了对该方法调用的jni函数:

JNIEXPORT void JNICALL Java_Method_callMethod   (JNIEnv *env, jobject obj)   {     printf("example 6:in this example, the class's static method will be called\n");     jclass class_Method = (*env)->FindClass(env,"Method");     jmethodID md = (*env)->GetStaticMethodID(env,class_Method,"print","()V");
    (*env)->CallStaticVoidMethod(env,class_Method,md);   }  

和实例五不同的是,我们要调用的三个函数变为:

FindClass(...)、GetStaticMethodID(...)、CallStaticVoidMethod(...)。

其中的机制和实例五是一样的。再次就不做过多的介绍。



7、实例七:jni函数中传递基本数据类型参数(java/Basic.java java/BasicTest.java src/Basic.c src/Basic.h) 在java/Basic.java中,我们定义了一个public native void raiseValue(int a)函数,该函数将打印使value的值增加a,并打印原来的value和新的value值。

在src/Basic.c中给出了该jni函数的实现部分。

JNIEXPORT void JNICALL Java_Basic_raiseValue   (JNIEnv *env, jobject obj, jint a)   {     printf("example 7: in this example, a integer type parament will be passed to the jni method\n");     jclass class_Basic = (*env)->GetObjectClass(env,obj);     jfieldID fd = (*env)->GetFieldID(env,class_Basic,"value","I");
    jint v = (*env)->GetIntField(env,obj,fd);     v = v+a;     (*env)->SetIntField(env,obj,fd,v);   }  

在此函数实现中,因为要访问Basic类中的value域,所以调用了GetObjectClass(...), GetFieldID(...), GetIntField(...)函数获取value值,下面一步的 “ = v+a; ”说明,传递基本类型参数的处理方式和在c语言中的基本数据类型的处理无异。





8、实例八:在jni函数中传递对象类型参数(java/Book.java java/BookTest.java src/BookTest.c src/BookTest.h)



  在该实例中演示了在jni函数中传递对象函数的过程。



  我们在该实例中定义了一个类Book

    total_page = t;     }   publicint getTotalPage() {     }   publicint getCurrentPage() {     }       current_page++;     }   }  

然后我们在java/BookTest.java中定义jni函数

public native void bookCurrentStatus(Book b);

该函数需要一个Book类型的参数,并返回该参数的当前状态,包括该书一共有多少页的total_page,以及当前页current_page。函数的实现部分为(src/BookTest.c)

JNIEXPORT void JNICALL Java_BookTest_bookCurrentStatus   (JNIEnv *env, jobject this_obj, jobject obj)   {     printf("example 8: in this example, a object parament will be passed to the jni method。\n");     jclass class_book = (*env)->GetObjectClass(env,obj);
    jmethodID id_getTotal = (*env)->GetMethodID(env,class_book,"getTotalPage","()I");     jmethodID id_getCurrent = (*env)->GetMethodID(env,class_book,"getCurrentPage","()I");     jint total_page = (*env)->CallIntMethod(env,obj,id_getTotal);     jint current_page = (*env)->CallIntMethod(env,obj,id_getCurrent);
    printf("the total page is:%d and the current page is :%d\n",total_page,current_page);   }  

该函数包含三个参数(JNIEnv *env, jobject this_obj, jobject obj) ,第二个jobject this_obj参数表示当前的jni 函数所属于的类对象,第三个jobject obj参数表示传递的参数Book类型的类对象。

对于实现部分,基本和实例五--调用java类对象的方法中的操作相同,就不作详解。



9、实例九:在jni函数中处理字符串(java/Str.java java/StrTest.java src/Str.c src/Str.h)

在该实例中我们讲解如何传递、处理字符串参数。

在java/Str.java中我们定义了一个 printString(String s) 的方法,用来处理字符串参数。

在src/Str.c中我们可以看到该函数的实现部分:

JNIEXPORT void JNICALL Java_Str_printString   (JNIEnv *env, jobject obj, jstring s)   {     printf("example 9: in this example, a String object parament will be passed to the jni method.\n");     string = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env,s,NULL);     printf("%s is put out in native method\n",string);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env,s,(jbyte*)string);   }  

实现过程中调用了两个函数:GetStringUTFChars(...)、 ReleaseStringUTFChars(...)。

GetStringUTFChars(...)用来获取String对象的字符串,并将其抓那还为char*类型,这应该字符串就可以在c语言中进行处理拉。ReleaseStringUTFChars(...)用于当该字符串使用完成后,将其进行垃圾回收。记住,当使用完字符串时一定不要忘记调用该函数。



10、实例十:在jni函数中处理数组(java/Arr.java java/ArrTest.java src/Arr.c src/Arr.h)

java中所有的数组类型都有相对应的c语言类型,其中jarray类型表示一个泛型数组

boolean[] --jbooleanArray byte[]--jbyteArray char[]--jcharArary

int[]---jcharArray short[]---jshortArray long[]---jlongArray float[]--jfloatArray

double[]—-jdoubleArray Object[]--- jobjectArray。当访问数组时,可以通过GetObjectAraryElement和SetObjectArrayElement方法访问对象数组的元素。

而对于一般类型数组,你可以调用GetXXXAraryElements来获取一个只想数组起始元素的指针,而当你不在使用该数组时,要记得调用ReleaseXXXArrayElements,这样你所作的改变才能保证在原始数组里得到反映。当然如果你需要得到数组的长度,可以调用GetArrayLength函数。

在本实例中,我们在Arr.java中定义一个本地方法:print(int intArry[]),该函数的功能为对该数组进行输出,在src/Arr.c中我们可以看到该方法的实现过程如下:

JNIEXPORT void JNICALL Java_Arr_print   (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray intArray)   {     printf("example 10:in this example, a array parament will be passed to the jni method.\n");     arr = (*env)->GetIntArrayElements(env,intArray,NULL);   //n = (*env)->GetArrayLength(env,intArray);
  printf("the native method output the int array\n");   for( i = 0;i<(*env)->GetArrayLength(env,intArray);i++)     {       printf("%d ",arr[i]);     }     (*env)->ReleaseIntArrayElements(env,intArray,arr,0);   }  

我们在此调用了GetIntArrayElements(...)来获取一个指向intArray[]数组第一个元素的指针。

用getArrayLength(..)函数来得到数组的长度,以方便数组遍历时使用。最后应用ReleaseArrayElements(...)函数来释放该数组指针。



11、实例十一:在jni中的返回值问题(java/ReturnValue.java java/ReturnValueTest.java java/BookClass.java src/ReturnValue.c src/ReturnValue.h)

在java/ReturnValue类中定义了三个jni方法: returnInt(),returnString() ,returnObject()

三个方法,分别返回int , String , Object 类型的值。

其在src/ReturnValue.c中的实现分别为:

JNIEXPORT jint JNICALL Java_ReturnValue_returnInt   (JNIEnv *env, jobject obj)   {     jclass class_ReturnValue = (*env)->GetObjectClass(env,obj);     jfieldID fd = (*env)->GetFieldID(env,class_ReturnValue,"value","I");     jint v = (*env)->GetIntField(env,obj,fd);
  }      * Signature: ()Ljava/lang/String; JNIEXPORT jstring JNICALL Java_ReturnValue_returnString   (JNIEnv *env, jobject obj)   {     printf("example 11: in this example, the int and object of return value will be proceeding\n");     jclass class_ReturnValue = (*env)->GetObjectClass(env,obj);
    jfieldID fd = (*env)->GetFieldID(env,class_ReturnValue,"name","Ljava/lang/String;");     jstring jstr = (jstring)(*env)->GetObjectField(env,obj,fd);   }      * * Method: returnObject JNIEXPORT jobject JNICALL Java_ReturnValue_returnObject   (JNIEnv *env, jobject obj)
  {     jclass class_ReturnValue = (*env)->GetObjectClass(env,obj);     jfieldID fd = (*env)->GetFieldID(env,class_ReturnValue,"myBook","LBookClass;");     jobject jbook = (jstring)(*env)->GetObjectField(env,obj,fd);   }  

在这里分别涉及到了对java类对象的一般参数,String参数,以及Object参数的访问。





12、实例十二:在jni中创建java类对象:(java/Test.java src/CreateObj.c src/CreateObj.h)



如果想要在jni函数创建java类对象则要引用java 类的构造器方法,通过调用NewObject函数来实现。

NewObject函数的调用方式为:

jobject obj_new = (*env)->NewObject(env,class, methodid, paraments);

在该实例中,我们在java/Test.java 中定义了Book1类,要在CreateObj类的modifyProperty() jni方法中创建该类对象。我们可以在src/CreateObj.c中看到该jni方法创建对象的过程:

jobject book;   jclass class_book;   jmethodID md_book;   class_book = (*env)->FindClass(env,"LBook1;");   md_book = (*env)->GetMethodID(env,class_book,"<init>","(IILjava/lang/String;)V");   book = (*env)->NewObject(env,class_book,md_book,100,1,"huanghe");  

在创建对象的过程中可以看到,要创建一个java类对象,首先需要得到得到使用FindClass函数得到该类,然后使用GetMethodID方法得到该类的构造器方法id,主义在此时构造器的函数名始终为:"”,其后函数的签名要符合函数签名规则。在此我们的构造器有三个参数:int , int, String.

并且其返回值类型要永久为空,所以函数签名为:"(IILjava/lang/String;)V"

然后我们调用NewObject()函数来创建该类的对象,在此之后就可以使用该对象拉。



以上内容介绍的是jni函数c语言的实现实例。如果想要使用c++的实例,我们只需要把其中的每一个函数调用过程作稍微的修改:

例如:(*env)->NewObject(env,class_book,md_book,100,1,”huanghe”);

修改为:(env)->NewObject(class_book,md_book,100,1,”huanghe”);

即修改(*env)为(env)再把参数中的env去掉。然后把所有c的函数改为c++的函数就OK拉。

具体情况可以去查看我们的c++实例代码.

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