JNI，全名 Java Native Interface，是Java本地接口，JNI是Java调用Native 语言的一种特性，通过JNI可以使得Java与C/C++机型交互。简单点说就是JNI是Java中调用C/C++的统称。
- Java程序中的函数可以调用Native语言写的函数，Native一般指的是C/C++编写的函数。
- Native程序中的函数可以调用Java层的函数，也就是在C/C++程序中可以调用Java的函数。
package TestJNI;
// 带包名
public class JNICallCpp {
// 声明为native，表明是有外部来实现的
public native void HannoTower(int topN, char from, char inter, char to);
public native void HellCpp();
}- 带包名编译
如果.java文件中带有包名，则编译时需要切换到包文件所在同级目录，适用命令javah 包名.类名。如，在E:\JavaProject\LearnJava\src目录下，打开cmd，输入
javah TestJNI.JNICallCpp。
E:
cd E:\JavaProject\LearnJava\src
javah TestJNI.JNICallCpp- 不带包名编译
如果.java文件中没有包名，则编译时需要切换到.java文件所在同级目录，适用命令javah 类名。如，在E:\JavaProject\LearnJava\src\TestJNI\目录下，打开cmd，输入javah JNICallCpp。
E:
cd E:\JavaProject\LearnJava\src\TestJNI\
javah JNICallCpp将编译生成的头文件引入C++工程的头文件中，以及jni.h、jni_md.h并在新建源文件实现头文件中定义的JNI格式的的函数，由于JNI的数据类型与C++数据类型并不完全相同，因此需要进行数据类型转换，实现定义的函数后，编译为dll、so格式库文件，该文件中即包含该接口。
jni.h：C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\include\jni.hjni_md.h：C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_291\include\win32\jni_md
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class TestJNI_JNICallCpp */
#ifndef _Included_TestJNI_JNICallCpp
#define _Included_TestJNI_JNICallCpp
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: TestJNI_JNICallCpp
* Method: HannoTower
* Signature: (ICCC)V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_TestJNI_JNICallCpp_HannoTower
(JNIEnv *, jobject, jint, jchar, jchar, jchar);
/*
* Class: TestJNI_JNICallCpp
* Method: HellCpp
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_TestJNI_JNICallCpp_HellCpp
(JNIEnv *, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
#include "TestJNI_JNICallCpp.h"
#include<string>
#include<iostream>
//using namespace std;
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
JNIEXPORT void JNICALL Java_TestJNI_JNICallCpp_HannoTower
(JNIEnv *jni_env, jobject jobj, jint layer, jchar from, jchar inter, jchar to) {
if (layer == 1) {
//从Java传过来的参数jchar为unsigned int 16,不是char类型，需要强转
std::cout << "Disk 1 from " << char(from) << " to " << char(to) << std::endl;
}
else {
Java_TestJNI_JNICallCpp_HannoTower(jni_env, jobj, layer - 1, from, to, inter);
std::cout << "Disk " << layer << " from " << char(from) << " to " << char(to) << std::endl;
Java_TestJNI_JNICallCpp_HannoTower(jni_env, jobj, layer - 1, inter, from, to);
}
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_TestJNI_JNICallCpp_HellCpp
(JNIEnv *, jobject) {
std::cout << "Call Invoke JNI Func Success" << std::endl;
}
#ifdef __cplusplus
}
#endifimport java.nio.file.FileSystems;
public class CallJNIFunc {
// 一般在类的静态（static）代码块中加载动态库最合适，因为在创建类的实例时，类会被 ClassLoader 先加载到虚拟机，
// 随后立马调用类的 static 静态代码块。这时再去调用 native 方法就万无一失了。加载动态库的两种方式：
// System.loadLibrary("HelloWorld");
// System.load("/Users/yangxin/Desktop/libHelloWorld.jnilib");
// Can't load IA 32-bit .dll on a AMD 64-bit platform解决
// 64位JVM不能调用32位动态库
static {
// 获取当前系统分隔符路径
String separator = FileSystems.getDefault().getSeparator();
String path = System.getProperty("user.dir");
System.out.println(separator);
if (separator == "\\") {
path += "\\CLibs\\InvokeJNIFunc.dll";
}
else {
path += "/CLibs/InvokeJNIFunc.dll";
}
System.out.println(path);
System.load(path);
}
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// String path = System.getProperty("java.library.path");
JNICallCpp jniCallCpp = new JNICallCpp();
jniCallCpp.HellCpp();
jniCallCpp.HannoTower(5, 'A', 'B', 'C');
}
}在上面的TestJNI_JNICallCpp.cpp文件中，Java_TestJNI_JNICallCpp_HannoTower方法中有两个参数，分别是JNIEnv *env,一个是jobjet jobj。下面简单介绍下这两个类型的作用。
JNIEnv类型实际上代表了Java环境，通过JNIEnv*指针就可以对Java端的代码进行操作。比如可以使用JNIEnv来创建Java类中的对象，调用Java对象的方法，获取Java对象中的属性等。JNIEnv类中有很多函数可以用，如下所示:
- NewObject: 创建Java类中的对象。
- NewString: 创建Java类中的String对象。
- NewArray: 创建类型为Type的数组对象。
- GetField: 获取类型为Type的字段。
- SetField: 设置类型为Type的字段的值。
- GetStaticField: 获取类型为Type的static的字段。
- SetStaticField: 设置类型为Type的static的字段的值。
- CallMethod: 调用返回类型为Type的方法。
- CallStaticMethod: 调用返回值类型为Type的static 方法。
// 如，要调用Java中的Date类的getTime方法
// FindClass方法参数name是某个类的完整路径
(JNIEnv *env, jobject instance){
jclass class_date = env->FindClass("java/util/Date");
//注意这里路径要换成/,不然会报illegal class name
jmethodID a_method = env->GetMethodID(class_date,"<init>","()V");
jobject a_date_obj = env->NewObject(class_date,a_method);
jmethodID date_get_time = env->GetMethodID(class_date,"getTime","()J");
jlong get_time = env->CallLongMethod(a_date_obj,date_get_time);
return get_time;
}Jobject可以看做是java中的类实例的引用。当然，情况不同，意义也不一样。如果native方法不是static, jobjet 就代表native方法的类实例。如果native方法是static, jobjet 就代表native方法的类的class 对象实例(static 方法不需要类实例的，所以就代表这个类的class对象)。
- jclass GetObjectClass(jobject obj) 根据一个对象，获取该对象的类
- jclass GetSuperClass(jclass obj) 获取一个传入的对象获取他的父类的jclass
- GetMethodID: 获取非静态方法的ID
- GetStaticMethodID: 获取静态方法的ID
// 根据jobject的类型，在JNI中写方法的时候如果是非静态的都会传一个jobject的对象
// 可以根据传入的来获取当前对象的类
(JNIEnv *env, jobject instance) {
jclass a_class = env->GetObjectClass(instance);
//这里的a_class就是通过instance获取到的
……
}(JNIEnv *env, jclass type) {
jmethodID a_method = env->GetMethodID(type,"describe","()Ljava/lang/String;");
// 通过GetMethod方法获取方法的methodId.
jobject jobj = env->AllocObject(type);
// 对jclass进行实例，相当于java中的new
jstring pring= (jstring)(env)->CallObjectMethod(jobj,a_method);
// 类调用类中的方法
char *print=(char*)(env)->GetStringUTFChars(pring,0);
// 转换格式输出。
return env->NewStringUTF(print);
}- 基本的数据类型
| Java类型 | Native类型 | 域描述符 |
|---|---|---|
| boolean | jboolean | Z |
| byte | jbyte | B |
| char | jchar | C |
| short | jshort | S |
| int | jnit | I |
| long | jlong | J |
| float | jfloat | F |
| double | jdouble | D |
| void | void | V |
- 数组引用类型
如果是一维数组则遵循下表，如果是二维数组或更高维数组则对应的 Natvie类型为 jobjectArray，域描述符中使用 ‘[’ 的个数表示维数：
| Java类型 | Native类型 | 域描述符 |
|---|---|---|
| int[] | jintArray | [I |
| float[] | jfloatArray | [f |
| byte[] | jbyteArray | [B |
| char[] | jcharArray | [C |
| short[] | jshortArray | [S |
| double[] | jdoubleArray | [D |
| long[] | jlongArray | [F |
| boolean[] | jbooleanArray | [Z |
- 对象引用类型
对于其它引用类型，即 java 中的对象，其映射规则为：
| Java类型 | Native类型 | 域描述符 |
|---|---|---|
| 类名（如 Surface） | 通常是 jobject，仅有一种例外，如果 java 类型是 String，则对应的native 类型是 jstring | 以”L”开头，以”;”结尾中间是用”/” 隔开的包及类名（如 Landroid/view/Surface;）如果内部类则使用$连接内部类； |
- 对象数组引用类型
如果是一维数组则遵循下表，如果是二维数组或更高维数组则对应的 native 类型为 jobjectArray，域描述符中使用 ‘[’ 的个数表示维数：
| Java类型 | Native类型 | 域描述符 |
|---|---|---|
| 类名（如 Surface） | 通常是 jobject，仅有一种例外，如果 java 类型是 String，则对应的native 类型是 jstring | 在对象引用类型的域描述符的基础上在左边添加’[‘字符 |
- Java文档：Contents (oracle.com)
- JNI使用全面讲解：Android JNI使用全面讲解 - 知乎 (zhihu.com)
JNA，全名Java Native Access是建立在JNI技术基础之上的一个Java类库，可以方便地使用java直接访问动态链接库中的函数。不需要使用JNI重写动态链接库文件，而是有直接调用的API，大大简化了工作量。JNA将自动实现Java接口到native function的映射，但是JNA一般只适用于较为简单的C/C++库，如果接口、数据结构复杂的话就不推荐。而且JNA也只提供了C/C++对Java的接口转化。
JNA使用一个小型的JNI库插桩程序来动态调用本地代码。开发者使用Java接口描述目标本地库的功能和结构，这使得它很容易利用本机平台的功能，而不会产生多平台配置和生成JNI代码的高开销。这样的性能、准确性和易用性显然受到很大的重视。
使用Maven配置或者从github下载最新的jna.jar文件(jna/GettingStarted.md at master · java-native-access/jna · GitHub)，并将jna.jar引入到工程文件中。
-
定义了一个接口，继承自Library 或StdCallLibrary，默认的是继承Library ， 如果动态链接库里的函数是以stdcall方式输出的，那么就继承StdCallLibrary，比如众所周知的kernel32库。
-
接口内部需要一个公共静态常量：INSTANCE，通过这个常量，就可以获得这个接口的实例，从而使用接口的方法，也就是调用外部dll/so的函数。 该常量通过Native.loadLibrary()这个API函数获得，该函数有2个参数：
- 第一个参数是动态链接库dll/so的名称，但不带.dll或.so这样的后缀，这符合JNI的规范，因为带了后缀名就不可以跨操作系统平台了。搜索动态链 接库路径的顺序是：先从当前类的当前文件夹找，如果没有找到，再在工程当前文件夹下面找win32/win64文件夹，找到后搜索对应的dll文件，如果找不到再到WINDOWS下面去搜索，再找不到就会抛异常了。比如上例中printf函数在Windows平台下所在的dll库名称是msvcrt，而在 其它平台如Linux下的so库名称是c。
- 第二个参数是本接口的Class类型。JNA通过这个Class类型，根据指定的.dll/.so文件，动态创建接口的实例。该实例由JNA通过反射自动生成。 然后在MainActivity中调用sayHello方法。
-
接口中只需要定义你要用到的函数或者公共变量，不需要的可以不定义，注意参数和返回值的类型，应该和链接库中的函数类型保持一致。
// This is the standard, stable way of mapping, which supports extensive
// customization and mapping of Java to native types
// 声明接口，继承Library，用于加载库文件
//继承Library，用于加载库文件
public interface CLibrary extends Library {
String dllName = "/Clibs/CompileDLL.dll";
@SuppressWarnings("deprecation")
// 加载动态链接库
// 直接写动态库名称，动态库需要到为source或者代码添加动态库路径为source
// CLibrary instance = (CLibrary) Native.loadLibrary(dllName, CLibrary.class);
CLibrary instance = (CLibrary) Native.loadLibrary(dllName, CLibrary.class);
// 链接动态库中的方法
double seekArea(int a, int b);
}定义好接口后，就可以使用接口中的函数即相应dll/so中的函数了。通过接口中的实例进行调用，非常简单。
package TestJNA;
public class JNACallCpp {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
double res = CLibrary.instance.seekArea(2, 2);
System.out.println("the area is:" + res);
}
}- 基本的数据类型
| Native Type | Size | Java Type | Common Windows Types |
|---|---|---|---|
| char | 8-bit integer | byte | BYTE, TCHAR |
| short | 16-bit integer | short | WORD |
| wchar_t | 16/32-bit character | char | TCHAR |
| int | 32-bit integer | int | DWORD |
| int | boolean value | boolean | BOOL |
| long | 32/64-bit integer | NativeLong | LONG |
| long long | 64-bit integer | long | __int64 |
| float | 32-bit FP | float | |
| double | 64-bit FP | double | |
| char* | C string | String | LPCSTR |
| void* | pointer | Pointer | LPVOID, HANDLE, LPXXX |
- 复杂的数据类型
| Java 类型 | C 类型 | 原生表现 |
|---|---|---|
| boolean | int | 32位整数(可定制) |
| byte | char | 8位整数 |
| char | wchar_t | 平台依赖 |
| short | short | 16位整数 |
| int | int | 32位整数 |
| long | long long, __int64 | 64位整数 |
| float | float | 32位浮点数 |
| double | double | 64位浮点数 |
| Buffer/Pointer | pointer | 平台依赖(32或64位指针) |
| [] (基本类型的数组) | pointer/array | 32或64位指针(参数/返回值)邻接内存(结构体成员) |
| String | char* | /0结束的数组 (native encoding or jna.encoding) |
| WString | wchar_t* | /0结束的数组(unicode) |
| String[] | char** | /0结束的数组的数组 |
| WString[] | wchar_t** | /0结束的宽字符数组的数组 |
| Structure | struct*/struct | 指向结构体的指针(参数或返回值) (或者明确指定是结构体指针)结构体(结构体的成员) (或者明确指定是结构体) |
| Union | union | 等同于结构体 |
| Structure[] | struct[] | 结构体的数组，邻接内存 |
| Callback | (*fp)() | Java函数指针或原生函数指针 |
| NativeMapped | varies | 依赖于定义 |
| NativeLong | long | 平台依赖(32或64位整数) |
| PointerType | pointer | 和Pointer相同 |
- 结构体数据类型
**Structure 子类中的公共字段的顺序，必须与C 语言中的结构的顺序一致。否则会报错！**因为，Java 调用动态链接库中的C 函数，实际上就是一段内存作为函数的参数传递给C函数。动态链接库以为这个参数就是C 语言传过来的参数。同时，C 语言的结构体是一个严格的规范，它定义了内存的次序。因此，JNA 中模拟的结构体的变量顺序绝对不能错。
// C语言结构体
struct UserStruct{
long id;
wchar_t* name;
int age;
};#define MYLIBAPI extern "C" __declspec( dllexport )
MYLIBAPI void sayUser(UserStruct* pUserStruct);// Java构造
public static class UserStruct extends Structure{
public NativeLong id;
public WString name;
public int age;
public static class ByReference extends UserStruct implements Structure.ByReference {}
public static class ByValue extends UserStruct implements Structure.ByValue {}
@Override
protected List getFieldOrder() {
return Arrays.asList(new String[] { "id", "name", "age"});
}
}
// 定义C++函数接口
public void sayUser(UserStruct.ByReference struct);// Java调用
UserStruct userStruct=new UserStruct ();
userStruct.id=new NativeLong(100);
userStruct.age=30;
userStruct.name=new WString("奥巴马");
TestDll1.INSTANCE.sayUser(userStruct);-
Github：jna/GettingStarted.md at master · java-native-access/jna · GitHub
-
JNA使用示例：[Java JNA （三）—— 结构体使用及简单示例 - 疯狂的小萝卜头 - 博客园 (cnblogs.com)](
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| CLibs | 编译好的DLL文件，CompileDLL.dll、InvokeJNIFunc.dll |
| CompileDLL | JNA调用CompileDLL.dll的C++源文件 |
| InvokeJNIFunc | JNI调用InvokeJNIFunc.dll的C++源文件 |
| Jar | jna的jar包 |
| src | java调用测试源文件 |
React
Typescript
Django
Laravel
Facebook
Microsoft
Google
Alibaba
D3
Tencent