C++调用JAVA方法详解

2022-03-25 15:21:57

本文主要参考http://tech.ccidnet.com/art/1081/20050413/237901_1.html 上的文章。

C++调用JAVA主要用到了SUN公司的JNI技术， JNI是Java Native Interface的缩写。从Java 1.1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。相关资料见http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/jni/spec/jniTOC.html

开发环境安装及配置

1.1 安装JDK
到SUN公司网站可以下载到最新版的JDK。下载下来后开始安装，一路选择默认配置即可，本文档中假定安装的是JDK1.4，安装目录为C:\j2sdk1.4.2_15。

1.2 配置VC6.0
通过Visual C++ 6的菜单Tools→Options打开选项对话框。在Directories标签页下添加JDK的相关目录到Include和目录下。

开发测试用到的JAVA类

2.1 开发JAVA类

在硬盘的任意地方新建一个名叫test的文件夹，本文档示例中将test文件夹建立在C盘根目录，然后在里面新建一个名称叫Demo.java的JAVA文件，将下面测试用的代码粘贴到该文件中。

package test;
/**
* 该类是为了演示JNI如何访问各种对象属性等
*/
public class Demo
{
//用于演示如何访问静态的基本类型属性
public static int COUNT = 8;
//演示对象型属性
private String msg;
private int[] counts;
public Demo()
{
this("缺省构造函数");
}
/**
* 演示如何访问构造器
*/
public Demo(String msg)
{
this.msg = msg;
this.counts = null;
}
public String getMessage()
{
return msg;
}
/**
* 该方法演示如何访问一个静态方法
*/
public static String getHelloWorld()
{
return "Hello world!";
}
/**
* 该方法演示参数的传入传出及中文字符的处理
*/
public String append(String str, int i)
{
return str + i;
}
/**
* 演示数组对象的访问
*/
public int[] getCounts()
{
return counts;
}
/**
* 演示如何构造一个数组对象
*/
public void setCounts(int[] counts)
{
this.counts = counts;
}
/**
* 演示异常的捕捉
*/
public void throwExcp()throws IllegalAccessException
{
throw new IllegalAccessException("exception occur.");
}
}

package test;

/**

* 该类是为了演示JNI如何访问各种对象属性等

*/

public class Demo

{

	//用于演示如何访问静态的基本类型属性

	public static int COUNT = 8;

	//演示对象型属性

	private String msg;

	private int[] counts;

	public Demo()

	{

		this("缺省构造函数");

	}

	/**

	 * 演示如何访问构造器

	 */

	public Demo(String msg)

	{

		this.msg = msg;

		this.counts = null;

	}

	public String getMessage()

	{

		return msg;

	}

	/**

	 * 该方法演示如何访问一个静态方法

	 */

	public static String getHelloWorld()

	{

		return "Hello world!";

	}

	/**

	 * 该方法演示参数的传入传出及中文字符的处理

	 */

	public String append(String str, int i)

	{

		return str + i;

	}

	/**

	 * 演示数组对象的访问

	 */

	public int[] getCounts()

	{

	 return counts;

	}

	/**

	 * 演示如何构造一个数组对象

	*/

	public void setCounts(int[] counts)

	{

	 this.counts = counts;

	}

	/**

	 * 演示异常的捕捉

	*/

	public void throwExcp()throws IllegalAccessException

	{

		throw new IllegalAccessException("exception occur.");

	}

}

2.2 编译JAVA类

运行CMD控制台程序进入命令行模式，输入命令javac -classpath c:\ c:\test\Demo.java，-classpath参数指定classpath的路径，这里就是test目录所在的路径。（注意：如果你没有将JDK的环境变量设置好，就需要先进入JDK的bin目录下，如下图所示。）

2.3 查看方法的签名

我们知道Java中允许方法的多态，仅仅是通过方法名并没有办法定位到一个具体的方法，因此需要一个字符串来唯一表示一个方法。但是怎么利用一个字符串来表示方法的具体定义呢？JDK中已经准备好一个反编译工具javap，通过这个工具就可以得到类中每个属性、方法的签名。在CMD下运行javap -s -p -classpath c:\ test.Demo即可看到属性和方法的签名。如下图红色矩形框起来的字符串为方法String append(String str, int i)的签名。

在VC中调用JAVA类

3.1 快速调用JAVA中的函

在VC中新建一个控制台程序，然后新建一个CPP文件，将下面的代码添加到该文件中。运行该文件，即可得到Demo类中String append(String str, int i)函数返回的字符串。

#include "windows.h"
#include "jni.h"
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
jstring NewJString(JNIEnv *env, LPCTSTR str);
string JStringToCString (JNIEnv *env, jstring str);
int main()
{
//定义一个函数指针，下面用来指向JVM中的JNI_CreateJavaVM函数
typedef jint (WINAPI *PFunCreateJavaVM)(JavaVM **, void **, void *);
int res;
JavaVMInitArgs vm_args;
JavaVMOption options[3];
JavaVM *jvm;
JNIEnv *env;
/*设置初始化参数*/
//disable JIT，这是JNI文档中的解释，具体意义不是很清楚，能取哪些值也不清楚。
//从JNI文档里给的示例代码中搬过来的
options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE";
//设置classpath，如果程序用到了第三方的JAR包，也可以在这里面包含进来
options[1].optionString = "-Djava.class.path=.;c:\\";
//设置显示消息的类型，取值有gc、class和jni，如果一次取多个的话值之间用逗号格开，如-verbose:gc,class
//该参数可以用来观察C++调用JAVA的过程，设置该参数后，程序会在标准输出设备上打印调用的相关信息
options[2].optionString = "-verbose:NONE";
//设置版本号，版本号有JNI_VERSION_1_1，JNI_VERSION_1_2和JNI_VERSION_1_4
//选择一个根你安装的JRE版本最近的版本号即可，不过你的JRE版本一定要等于或者高于指定的版本号
vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
vm_args.nOptions = 3;
vm_args.options = options;
//该参数指定是否忽略非标准的参数，如果填JNI_FLASE，当遇到非标准参数时，JNI_CreateJavaVM会返回JNI_ERR
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
//加载JVM.DLL动态库
HINSTANCE hInstance = ::LoadLibrary("C:\\j2sdk1.4.2_15\\jre\\bin\\client\\jvm.dll");
if (hInstance == NULL)
{
return false;
}
//取得里面的JNI_CreateJavaVM函数指针
PFunCreateJavaVM funCreateJavaVM = (PFunCreateJavaVM)::GetProcAddress(hInstance, "JNI_CreateJavaVM");
//调用JNI_CreateJavaVM创建虚拟机
res = (*funCreateJavaVM)(&jvm, (void**)&env, &vm_args);
if (res < 0)
{
return -1;
}
//查找test.Demo类，返回JAVA类的CLASS对象
jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
//根据类的CLASS对象获取该类的实例
jobject obj = env->AllocObject(cls);
//获取类中的方法，最后一个参数是方法的签名，通过javap -s -p 文件名可以获得
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "append","(Ljava/lang/String;I)Ljava/lang/String;");
//构造参数并调用对象的方法
const char szTest[] = "电信";
jstring arg = NewJString(env, szTest);
jstring msg = (jstring) env->CallObjectMethod(obj, mid, arg, 12);
cout<<JStringToCString(env, msg);
//销毁虚拟机并释放动态库
jvm->DestroyJavaVM();
::FreeLibrary(hInstance);
return 0;
}
string JStringToCString (JNIEnv *env, jstring str)// (jstring str, LPTSTR desc, int desc_len)
{
if(str==NULL)
{
return "";
}
//在VC中wchar_t是用来存储宽字节字符(UNICODE)的数据类型
int len = env->GetStringLength(str);
wchar_t *w_buffer = new wchar_t[len+1];
char *c_buffer = new char[2*len+1];
ZeroMemory(w_buffer,(len+1)*sizeof(wchar_t));
//使用GetStringChars而不是GetStringUTFChars
const jchar * jcharString = env->GetStringChars(str, 0);
wcscpy(w_buffer,jcharString);
env->ReleaseStringChars(str,jcharString);
ZeroMemory(c_buffer,(2*len+1)*sizeof(char));
/调用字符编码转换函数(Win32 API)将UNICODE转为ASCII编码格式字符串
len = WideCharToMultiByte(CP_ACP,0,w_buffer,len,c_buffer,2*len,NULL,NULL);
string cstr = c_buffer;
delete[] w_buffer;
delete[] c_buffer;
return cstr;
}
jstring NewJString(JNIEnv *env, LPCTSTR str)
{
if(!env || !str)
{
return 0;
}
int slen = strlen(str);
jchar* buffer = new jchar[slen];
int len = MultiByteToWideChar(CP_ACP,0,str,strlen(str),buffer,slen);
if(len>0 && len < slen)
{
buffer[len]=0;
}
jstring js = env->NewString(buffer,len);
delete [] buffer;
return js;
}

#include "windows.h"

#include "jni.h"

#include <string>

#include <iostream>

using namespace std;

jstring NewJString(JNIEnv *env, LPCTSTR str);

string  JStringToCString (JNIEnv *env, jstring str);

int main()

{

    //定义一个函数指针，下面用来指向JVM中的JNI_CreateJavaVM函数

    typedef jint (WINAPI *PFunCreateJavaVM)(JavaVM **, void **, void *);

    int res;

    JavaVMInitArgs vm_args;

    JavaVMOption options[3];

    JavaVM *jvm;

    JNIEnv *env;

    /*设置初始化参数*/

    //disable JIT，这是JNI文档中的解释，具体意义不是很清楚 ，能取哪些值也不清楚。

    //从JNI文档里给的示例代码中搬过来的

    options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE";

    //设置classpath，如果程序用到了第三方的JAR包，也可以在这里面包含进来

    options[1].optionString = "-Djava.class.path=.;c:\\";

    //设置显示消息的类型，取值有gc、class和jni，如果一次取多个的话值之间用逗号格开，如-verbose:gc,class

    //该参数可以用来观察C++调用JAVA的过程，设置该参数后，程序会在标准输出设备上打印调用的相关信息

    options[2].optionString = "-verbose:NONE";

    //设置版本号，版本号有JNI_VERSION_1_1，JNI_VERSION_1_2和JNI_VERSION_1_4

    //选择一个根你安装的JRE版本最近的版本号即可，不过你的JRE版本一定要等于或者高于指定的版本号

    vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;

    vm_args.nOptions = 3;

    vm_args.options = options;

    //该参数指定是否忽略非标准的参数，如果填JNI_FLASE，当遇到非标准参数时，JNI_CreateJavaVM会返回JNI_ERR

    vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;

    //加载JVM.DLL动态库

    HINSTANCE hInstance = ::LoadLibrary("C:\\j2sdk1.4.2_15\\jre\\bin\\client\\jvm.dll");

    if (hInstance == NULL)

    {

        return false;

    }

    //取得里面的JNI_CreateJavaVM函数指针

    PFunCreateJavaVM funCreateJavaVM = (PFunCreateJavaVM)::GetProcAddress(hInstance, "JNI_CreateJavaVM");

    //调用JNI_CreateJavaVM创建虚拟机

    res = (*funCreateJavaVM)(&jvm, (void**)&env, &vm_args);

    if (res < 0)

    {

        return -1;

    }

    //查找test.Demo类，返回JAVA类的CLASS对象

    jclass cls = env->FindClass("test/Demo");

    //根据类的CLASS对象获取该类的实例

    jobject obj = env->AllocObject(cls);

    //获取类中的方法，最后一个参数是方法的签名，通过javap -s -p 文件名可以获得

    jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "append","(Ljava/lang/String;I)Ljava/lang/String;");

    //构造参数并调用对象的方法

    const char szTest[] = "电信";

    jstring arg = NewJString(env, szTest);

    jstring msg = (jstring) env->CallObjectMethod(obj, mid, arg, 12);

    cout<<JStringToCString(env, msg);

    //销毁虚拟机并释放动态库

    jvm->DestroyJavaVM();

    ::FreeLibrary(hInstance);

    return 0;

}

string  JStringToCString (JNIEnv *env, jstring str)// (jstring str, LPTSTR desc, int desc_len)

{

    if(str==NULL)

    {

        return "";

    }

    //在VC中wchar_t是用来存储宽字节字符(UNICODE)的数据类型

    int len = env->GetStringLength(str);

    wchar_t *w_buffer = new wchar_t[len+1];

    char *c_buffer = new char[2*len+1];

    ZeroMemory(w_buffer,(len+1)*sizeof(wchar_t));

    //使用GetStringChars而不是GetStringUTFChars

    const jchar * jcharString = env->GetStringChars(str, 0);

    wcscpy(w_buffer,jcharString);

    env->ReleaseStringChars(str,jcharString);

    ZeroMemory(c_buffer,(2*len+1)*sizeof(char));

    /调用字符编码转换函数(Win32 API)将UNICODE转为ASCII编码格式字符串

    len = WideCharToMultiByte(CP_ACP,0,w_buffer,len,c_buffer,2*len,NULL,NULL);

    string cstr = c_buffer;

    delete[] w_buffer;

    delete[] c_buffer;

    return cstr;

}

jstring NewJString(JNIEnv *env, LPCTSTR str)

{

    if(!env || !str)

    {

        return 0;

    }

    int slen = strlen(str);

    jchar* buffer = new jchar[slen];

    int len = MultiByteToWideChar(CP_ACP,0,str,strlen(str),buffer,slen);

    if(len>0 && len < slen)

    {

        buffer[len]=0;

    }

    jstring js = env->NewString(buffer,len);

    delete [] buffer;

    return js;

}

3.2 调用步骤分析及注意事项

a、加载jvm.dll动态库，然后获取里面的JNI_CreateJavaVM函数。这个步骤也可以通过在VC工程的LINK标签页里添加对jvm.lib的连接，然后在环境变量里把jvm.dll所在的路径加上去来实现。但后面这种方法在部署的时候会比前一个方法麻烦。

b、利用构造好的参数，调用JNI_CreateJavaVM函数创建JVM。JNI_CreateJavaVM函数内部会自动根据jvm.dll的路径来获取JRE的环境，所以千万不要把jvm.dll文件拷贝到别的地方，然后再通过LoadLibrary函数导入。

c、JVM创建成功后，JNI_CreateJavaVM函数会传出一个JNI上下文环境对象（JNIEnv），利用该对象的相关函数就可以调用JAVA类的属性和方法了。

d、以上面的代码为例：先调用JNIEnv的FindClass方法，该函数传入一个参数，该参数就是java类的全局带包名的名称，如上面示例中的test/Demo表示test包中的Demo类。这个方法会在你创建JVM时设置的classpath路径下找相应的类，找到后就会返回该类的class对象。 Class是JAVA中的一个类，每个JAVA类都有唯一的一个静态的Class对象，Class对象包含类的相关信息。为了使FindClass方法能找到你的类，请确保创建JVM时-Djava.class.path=参数设置正确。注意：系统环境变量中的CLASSPATH对这里创建JVM没有影响，所以不要以为系统CLASSPATH设置好了相关路径后这里就不用设置了。

e、利用FindClass返回的class对象，调用GetMethodID函数可以获得里面方法的ID，在这里GetMethodID函数传入了三个参数：第一个参数是class对象，因为方法属于某个具体的类；第二个参数是方法的名称；第三个参数是方法的签名，这个签名可以在前面3.3中介绍的方法获得。

f、利用class对象，可以通过调用AllocObject函数获得该class对象对应类的一个实例，即Demo类的对象。

g、利用上面获取的函数ID和Demo类的对象，就可以通过CallObjectMethod函数调用相应的方法，该函数的参数跟printf函数的参数一样，个数是不定的。第一个参数是类的对象；第二个参数是要调用的方法的ID；后面的参数就是需要传给调用的JAVA类方法的参数，如果调用的JAVA类方法没有参数，则调用CallObjectMethod时传前两个参数就可以了。

h、从上面的示例中可以看到，在调用JAVA的方法前，构造传入的字符串时，用到了NewJString函数；在调用该方法后，对传出的字符串调用了JstringToCString函数。这是由于Java中所有的字符都是Unicode编码，但是在本地方法中，例如用VC编写的程序，如果没有特殊的定义一般都没有使用Unicode的编码方式。为了让本地方法能够访问Java中定义的中文字符及Java访问本地方法产生的中文字符串，定义了两个方法用来做相互转换。

i、避免在被调用的JAVA类中使用静态final成员变量，因为在C++中生成一个JAVA类的对象时，静态final成员变量不会像JAVA中new对象时那样先赋值。如果出现这种情况，在C++中调用该对象的方法时会发现该对象的静态final成员变量值全为0或者null（根据成员变量的类型而定）。

3.3 调用JAVA中的静态方法

//调用静态方法
jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(cls, "getHelloWorld","()Ljava/lang/String;");
jstring msg = (jstring)env->CallStaticObjectMethod(cls, mid);
cout<<JStringToCString(env, msg);

//调用静态方法

jclass cls = env->FindClass("test/Demo");

jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(cls, "getHelloWorld","()Ljava/lang/String;");

jstring msg = (jstring)env->CallStaticObjectMethod(cls, mid);

cout<<JStringToCString(env, msg);

3.4 调用JAVA中的静态属性

//调用静态方法
jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
jfieldID fid = env->GetStaticFieldID(cls, "COUNT","I");
int count = (int)env->GetStaticIntField(cls, fid);
cout<<count<<endl;

//调用静态方法

jclass cls = env->FindClass("test/Demo");

jfieldID fid = env->GetStaticFieldID(cls, "COUNT","I");

int count = (int)env->GetStaticIntField(cls, fid);

cout<<count<<endl;

3.5 调用JAVA中的带参数构造函数

//调用构造函数
jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"<init>","(Ljava/lang/String;)V");
const char szTest[] = "电信";
jstring arg = NewJString(env, szTest);
jobject demo = env->NewObject(cls,mid,arg);
//验证是否构造成功
mid = env->GetMethodID(cls, "getMessage","()Ljava/lang/String;");
jstring msg = (jstring)env->CallObjectMethod(demo, mid);
cout<<JStringToCString(env, msg);

//调用构造函数

jclass cls = env->FindClass("test/Demo");

jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"<init>","(Ljava/lang/String;)V");

const char szTest[] = "电信";

jstring arg = NewJString(env, szTest);

jobject demo = env->NewObject(cls,mid,arg);

//验证是否构造成功

mid = env->GetMethodID(cls, "getMessage","()Ljava/lang/String;");

jstring msg = (jstring)env->CallObjectMethod(demo, mid);

cout<<JStringToCString(env, msg);

3.6 传入传出数组

//传入传出数组
//构造数组
long arrayCpp[] = {1,3,5,7,9};
jintArray array = env->NewIntArray(5);
env->SetIntArrayRegion(array, 0, 5, arrayCpp);
//传入数组
jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
jobject obj = env->AllocObject(cls);
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"setCounts","([I)V");
env->CallVoidMethod(obj, mid, array);
//获取数组
mid = env->GetMethodID(cls,"getCounts","()[I");
jintArray msg = (jintArray)env->CallObjectMethod(obj, mid, array);
int len =env->GetArrayLength(msg);
jint* elems =env-> GetIntArrayElements(msg, 0);
for(int i=0; i< len; i++)
{
cout<<"ELEMENT "<<i<<" IS "<<elems[i]<<endl;
}
env->ReleaseIntArrayElements(msg, elems, 0);

//传入传出数组

//构造数组

long		arrayCpp[] = {1,3,5,7,9};

jintArray array = env->NewIntArray(5);

env->SetIntArrayRegion(array, 0, 5, arrayCpp);

//传入数组

jclass cls = env->FindClass("test/Demo");

jobject obj = env->AllocObject(cls);

jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"setCounts","([I)V");

env->CallVoidMethod(obj, mid, array);

//获取数组

mid = env->GetMethodID(cls,"getCounts","()[I");

jintArray msg = (jintArray)env->CallObjectMethod(obj, mid, array);

int len =env->GetArrayLength(msg);

jint* elems =env-> GetIntArrayElements(msg, 0);

for(int i=0; i< len; i++)

{

    cout<<"ELEMENT "<<i<<" IS "<<elems[i]<<endl;

}

env->ReleaseIntArrayElements(msg, elems, 0);

3.7 异常处理 由于调用了Java的方法，因此难免产生操作的异常信息，如JAVA函数返回的异常，或者调用JNI方法（如GetMethodID）时抛出的异常。这些异常没有办法通过C++本身的异常处理机制来捕捉到，但JNI可以通过一些函数来获取Java中抛出的异常信息。

//异常处理
jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
jobject obj = env->AllocObject(cls);
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"throwExcp","()V");
env->CallVoidMethod(obj, mid);
//获取异常信息
string exceptionInfo = "";
jthrowable excp = 0;
excp = env->ExceptionOccurred();
if(excp)
{
jclass cls = env->GetObjectClass(excp);
env->ExceptionClear();
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "toString","()Ljava/lang/String;");
jstring msg = (jstring) env->CallObjectMethod(excp, mid);
out<<JStringToCString(env, msg)<<endl;
env->ExceptionClear();
}

//异常处理

jclass cls = env->FindClass("test/Demo");

jobject obj = env->AllocObject(cls);

jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"throwExcp","()V");

env->CallVoidMethod(obj, mid);

//获取异常信息

string exceptionInfo = "";

jthrowable excp = 0;

excp = env->ExceptionOccurred();

if(excp)

{

    jclass cls = env->GetObjectClass(excp);

    env->ExceptionClear();

    jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "toString","()Ljava/lang/String;");

    jstring msg = (jstring) env->CallObjectMethod(excp, mid);

    out<<JStringToCString(env, msg)<<endl;

    env->ExceptionClear();

}

多线程

4.1 多线程中注意事项

JNIEnv和jobject对象都不能跨线程使用

对于jobject，解决办法是

a、m_obj = m_env->NewGlobalRef(obj);//创建一个全局变量

b、jobject obj = m_env->AllocObject(m_cls);//在每个线程中都生成一个对象

对于JNIEnv，解决办法是在每个线程中都重新生成一个env

JNIEnv *env;

m_jvm->AttachCurrentThread((void **)&env, NULL);

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