一. JNI簡介
? ? ? ?JNI是Java Native Interface的縮寫, 它是一套實(shí)現(xiàn)了Java和其他語言通信(主要是C&C++)的的接口.
? ? ? ?如果在不同的平臺(tái), java程序可以通過jvm成功運(yùn)行, 但是一旦使用了JNI, 就會(huì)喪失這種平臺(tái)移植性, 簡單說就是如果有一套基于某個(gè)平臺(tái)(如Windows 64位)的C語言程序, 然后使用JNI讓其與一個(gè)java程序綁定, 那么這個(gè)java程序就只能跑在64位的windows系統(tǒng)上了. 在32位的windows, linux和android以及其他平臺(tái)都用不了了. 即使強(qiáng)行編譯過然后再其他平臺(tái)跑起來了, 執(zhí)行到native方法的時(shí)候也會(huì)報(bào)錯(cuò).
二. 文章目的以及學(xué)習(xí)方向
? ? ? ?本文主要用于幫助初次接觸JNI的同學(xué)成功編寫一個(gè)JNI的Hello World程序.
? ? ? ?由于JNI是一個(gè)很深入的知識(shí), 每個(gè)平臺(tái)編譯動(dòng)態(tài)庫的方式也不一樣, 筆者也是剛開始接觸這方面的知識(shí), 所以就先從最基礎(chǔ)的Windows平臺(tái)的動(dòng)態(tài)庫開始學(xué)習(xí)(也是因?yàn)槭褂闷饋砗芎唵? 不需要其他設(shè)備, 一臺(tái)電腦即可完成調(diào)試), 然后將JNI的基本知識(shí)了解一些以后 (也順便提升一下大學(xué)以后就基本沒用過的C語言的水平), 再開始進(jìn)行Android平臺(tái)的JNI編程.
三. 環(huán)境搭建
Intellij IDEA, JDK11, MinGW64, Win10 64位.
四. 步驟詳解(筆者每一步都進(jìn)行了一次提交, 以便于理解流程)
? ? ? ?1. 創(chuàng)建一個(gè)新的Java工程, 并創(chuàng)建主類. (Init Win10 64bit JNI demo.)
? ? ? ?2. 創(chuàng)建一個(gè)類用于聲明JNI方法并在主類中進(jìn)行調(diào)用, 這里由于只要實(shí)現(xiàn)Hello World功能, 所以無需參數(shù)和返回值.(Create class, declare methods and invoke them.)
? ? ? ?3. 使用jdk生成與聲明對(duì)應(yīng)的JNI lib的頭文件(Build header file):
? ? ? ?? ? ? ?1. jdk version <= 8:
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?首先將聲明jni方法的java文件編譯出對(duì)應(yīng)的class文件, 在我的demo中, 就是NativeMethods.java
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?隨后執(zhí)行下面的語句
javah -jni -cp out\production\Win64JNI\ -d jni\ com.jayson.jni.windows.NativeMethods
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?執(zhí)行結(jié)束后, 就可以在Win64JNI\jni\下看到頭文件了.
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?命令詳解
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?-jni: 說明是要使用jni的模式
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?-cp: 指定classpath
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?-d: 文件輸出路徑
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?注意: 最后指明需要編譯的頭文件的全類名, 由于使用的是idea執(zhí)行build生成的.class文件, 所以文件路徑其實(shí)為 Win64JNI\out\production\Win64JNI\com\jayson\jni\windows\NativeMethods.class. 配置classpath參數(shù)的時(shí)候, 配置到工程名即可, 不要進(jìn)入到包名下, 如果classpath設(shè)置為out\production\Win64JNI\com\ 或是其他的, 會(huì)導(dǎo)致生成頭文件失敗.
? ? ? ?? ? ? ?2. jdk version >= 10:
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?由于jdk10以上, 將javah工具集成進(jìn)了java中, 只需要配置命令即可使用功能, 并且將編譯與生成頭文件合并了, 一行命令完成了編譯java文件為class和將class生成對(duì)應(yīng)的頭文件兩個(gè)操作.
javac -h jni\ -d out\classes\ src\com\jayson\jni\windows\NativeMethods.java
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?執(zhí)行結(jié)束后, 就可以在Win64JNI\jni\ 路徑下看到生成的頭文件了.
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?命令詳解
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?-h: 表示要使用將javac編譯出來的.class文件生成對(duì)應(yīng)的.h頭文件, 并指定.h文件的輸出路徑
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?-d: 指定.class文件的輸出路徑
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?注意:
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?1. 筆者直接使用的idea的Terminal命令窗口進(jìn)行的操作, 也就是所有操作的根路徑都是我項(xiàng)目的根路徑:E:\Projects\Study\Win64JNI>
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?2. 筆者的java環(huán)境配置的是jdk11, 所以沒有準(zhǔn)備jdk8的截圖.
4. 創(chuàng)建JNI方法的具體實(shí)現(xiàn)(Implement jni method):
? ? ? ?1. 在Win64JNI\jni\ 路徑下創(chuàng)建一個(gè)C文件 jayson.c, 并添加需要用到的頭文件.
? ? ? ?2. 將頭文件中的方法聲明復(fù)制到j(luò)ayson.c中并進(jìn)行實(shí)現(xiàn).
? ? ? ?這里有幾個(gè)細(xì)節(jié)要注意:
? ? ? ?? ? ? ?1. 由于只是實(shí)現(xiàn)Hello World功能, 所以JNIEnv和jclass, jobject三個(gè)參數(shù)類型暫時(shí)不需要了解, 只要知道它們將來會(huì)有用就好了.
? ? ? ?? ? ? ?2. 頭文件的方法聲明最后有個(gè)分號(hào), 如果不注意就在最后添加方法體, 那么最后很可能不是添加了方法體而是僅僅添加了一個(gè)代碼塊, 所以這里要細(xì)心的把那個(gè)分號(hào)刪除掉.
? ? ? ?? ? ? ?3. 頭文件的方法聲明只有形參的類型, 沒有形參的變量名以及方法體, 所以需要手動(dòng)增加形參名稱和方法體.
5. 編譯生成windows 64bit對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(Build dll)
? ? ? ?執(zhí)行命令:
gcc -I"D:\Develop\Environment\jdk-11.0.3\include" -I"D:\Develop\Environment\jdk-11.0.3\include\win32" -shared -o jni\jni_lib.dll jni\jayson.c
? ? ? ?然后就可以在 Win64JNI\jni\ 目錄下看到 jni_lib.dll 了
? ? ? ?命令參數(shù)詳解:
? ? ? ?? ? ? ?-I: 表示將D:\Develop\Environment\jdk-11.0.3\include目錄作為第一個(gè)尋找頭文件的目錄史汗，尋找的順序是: D:\Develop\Environment\jdk-11.0.3\include-->/usr/include-->/usr/local/includ.
? ? ? ?? ? ? ?-shared: 標(biāo)識(shí)要生成共享庫, 這里也就是指動(dòng)態(tài)庫.
? ? ? ?? ? ? ?-o: 輸出文件的路徑, 上面的命令標(biāo)識(shí)編譯輸出為 Win64JNI\jni\ 路徑下的 jni_lib.dll 文件.
6. 執(zhí)行主方法
? ? ? ?由于筆者使用的是IDEA直接執(zhí)行main方法, 沒有使用命令行, 所以執(zhí)行和配置都按著IDEA環(huán)境來.
? ? ? ?如果直接執(zhí)行main方法, 會(huì)報(bào)出一個(gè)錯(cuò)誤UnsatisfiedLinkError, 這個(gè)錯(cuò)誤的意思是動(dòng)態(tài)庫鏈接失敗, 也就是沒有找到咱們生成的jni_lib.dll, 這時(shí)候需要手動(dòng)配置一下, 在IDEA的菜單欄找按如下順序點(diǎn)開對(duì)話框 Run -> Edit Configurations... , 然后在VM options那一欄添加放置動(dòng)態(tài)庫的路徑, 如示例工程則是-Djava.library.path=E:\Projects\Study\Win64JNI\jni. 這時(shí)候再去執(zhí)行一下main方法, 即可成功輸出在c文件中打印的日志了.
五. 案例項(xiàng)目地址
六. 我遇到的一些問題
? ? ? ?1. 運(yùn)行后報(bào)錯(cuò): 不是有效的win32程序:
? ? ? ?? ? ? ?一開始查找資料都說卸載sdk后就可以解決問題, 但是我嘗試了這種方法后發(fā)現(xiàn)問題仍然存在, 所以分析問題可能出現(xiàn)的原因.
? ? ? ?? ? ? ?由于代碼原本是可以執(zhí)行的, 但是經(jīng)過某次操作我卸載了1.8的jdk換成jdk10以后重新生成動(dòng)態(tài)庫, 就出現(xiàn)了這個(gè)問題.
? ? ? ?? ? ? ?所以定位到這個(gè)問題是由于動(dòng)態(tài)庫與環(huán)境不匹配導(dǎo)致的, 不需要大張旗鼓的修改環(huán)境變量等. 由于咱們使用的是MinGW64, 支持交叉編譯, 所以只需要在編譯命令上加上 -m64 參數(shù)即可, 示例如下:
gcc -m64 -I"D:\DevEnvironment\Java\jdk_10\include" -I"D:\DevEnvironment\Java\jdk_10\include\win32" -shared -o jni\Jayson.dll jni\JaysonJni.c
? ? ? ?? ? ? ?另外, 如果是想編出來32位的動(dòng)態(tài)庫, 那么編譯命令則是加上 -m32.
? ? ? ?2. 卸載jdk后命令行輸入java -verison仍然顯示原來的版本
? ? ? ?? ? ? ?這個(gè)問題是由于沒有卸載干凈引起的, 手動(dòng)刪除掉C:\Windows\System32\ 目錄下的java.exe, javaw.exe, javaws.exe三個(gè)文件即可.
? ? ? ?? ? ? ?問題產(chǎn)生的原因: 在安裝新的JDK時(shí), 會(huì)將java.exe, javaw.exe, javaws.exe三個(gè)可執(zhí)行文件復(fù)制到了C:\Windows\System32目錄, 這個(gè)目錄在WINDOWS環(huán)境變量中的優(yōu)先級(jí)高于JAVA_HOME設(shè)置的環(huán)境變量優(yōu)先級(jí), 所以要將這個(gè)目錄中這三個(gè)文件刪除.
? ? ? ?? ? ? ?如果沒有在C:\Windows\System32目錄下找到對(duì)應(yīng)的文件, 那么文件可能會(huì)是在C:\ProgramData\Oracle\Java\javapath目錄下, 在這個(gè)目錄下找到對(duì)應(yīng)的刪除掉即可.
七. 參考鏈接
? ? ? ?由.o文件生成.a文件(靜態(tài)庫)或者.dll文件(動(dòng)態(tài)庫)
? ? ? ?Java調(diào)用動(dòng)態(tài)庫方法說明-最詳細(xì)
? ? ? ?java native方法及JNI實(shí)例
? ? ? ?Android.mk詳解
? ? ? ?GCC -o選項(xiàng)：指定輸出文件
