JNI接口--实现Java调用C++-编程知识

JNI接口--实现Java调用C++

news/2025/1/8 16:02:13/文章来源:https://www.cnblogs.com/plus301/p/18659182

1、JNI原理概述

通常为了更加灵活高效地实现计算逻辑，我们一般使用C/C++实现，编译为动态库，并为其设置C接口和C++接口。用C++实现的一个库其实是一个或多个类的简单编译链产物，然后暴露其实现类的构造方法和纯虚接口类。这样就可以通过多态调用到库内部的实现类及其成员方法。进一步地，为了让不同库之间调用兼容，可以将C++接口进一步封装为一组C接口函数，C接口函数编译时不会添加复杂的函数签名，也不支持函数重载，可以方便其他C或C++客户程序调用。C接口函数的封装需要有"extern C{}"标识，以告诉编译器请使用C编译方式编译这些函数。

进一步地，为了方便上层应用调用C/C++库，如Android应用，可以为C++库封装Java接口。JDK中的JNI组件可以方便地实现在Java中调用C++库函数。基本调用原理如下：

Java客户代码实现和native方法声明属于Java层，使用Java编译器编译。
JNI接口实现代码和C++库属于C++层，使用G++编译。

这里假定C++类库已经预编译好了，有现成的so库和C接口使用。首先明确一点的就是，我们要为C++库封装一个Java接口，也即在Java层使用C++库暴露的所有函数，那么：

1、第一步，创建一个Java类，并按照C++库的接口函数声明，创建所有的native本地接口函数声明（可以是static的）。

2、第二步，将这些本地接口声明映射为C++ JNI接口声明，这一步是通过Java提供的工具按照既定的映射机制自动生成的。这也就保证了Java层能正确找到C++实现。（ javac -h <directory> <source files> ）

3、第三步，实现第二步自动生成的C++ JNI接口函数，在这些接口实现中，按需组织调用C++类库的接口函数，以得到需要的结果。所以，这里要注意的一点是，C++ JNI接口函数实现会编译为一个单独的动态库，并且动态链接所使用的C++类库。（这里没有尝试过静态库，按道理应该也是可以的）。此外，在C++ JNI函数实现中，按照类型签名规则，我们可以获取到从Java层传入的参数，也可以返回特定的数据到Java层。

4、第四步，在Java应用层使用 system.loadLibrary("libName.so"); 加载第三步编译生成的JNI so库，即可间接调用C++库函数。

PS：

1、JNI层类型和Java类型的对应关系，基本数据类型只是简单地加了前缀 j ，如 int <=> jint，double <=> jdouble，下面是一些对象类型（包含数组）的映射关系：

2、签名规则对应表

3、String字符串操作

1     // 在jni实现函数中把jstring类型的字符串转换为C风格的字符串，会额外申请内存
2     const char *str = env->GetStringUTFChars(string,0);
3     // 做检查判断
4     if (str == NULL) { return NULL; }
5     // do something
6 
7     // 使用完之后释放申请的内存
8     env->ReleaseStringUTFChars(string,str);

JNI支持将 jstring 转换成UTF编码和Unicode编码两种。因为Java默认使用Unicode编码，而C/C++默认使用UTF编码。所以使用 GetStringUTFChars(jstring string, jboolean* isCopy) 将 jstring 转换成UTF编码的字符串。其中，jstring 类型参数就是我们需要转换的字符串，而 isCopy 参数的值在实际开发中直接赋值为 0 或 NULL 就好了，表示深拷贝。
当调用完 GetStringUTFChars 方法时别忘了对返回结果做完全检查。因为 JVM 需要为产生的新字符串分配内存空间，如果分配失败就会返回NULL，并且会抛出 OutOfMemoryError 异常，所以要对 GetStringUTFChars 的返回结果进行判断。
当使用完 GetStringUTFChars 返回的字符串时，还不能忘了释放所申请的内存空间。调用 ReleaseStringUTFChars 方法进行释放。
除了将 jstring 转换为 C 风格字符串，JNI 还提供了将 C 风格字符串转换为 jstring 类型。通过 NewStringUTF 函数可以将 UTF 编码的 C 风格字符串转换为 jstring 类型，通过 NewString 函数可以将 Unicode 编码的 C 风格字符串转换为 jstring 类型。这个 jstring 类型会自动转换成 Java 支持的 Unicode 编码格式。
除了 jstring 和 C 风格字符串的相互转换之外，JNI 还提供了其他的函数：