在C/C++中调用Java代码

末蓝、 2022-06-17 07:25 286阅读 0赞

JNI就是Java Native Interface, 即可以实现Java调用本地库, 也可以实现C/C++调用Java代码, 从而实现了两种语言的互通, 可以让我们更加灵活的使用.

通过使用JNI可以从一个侧面了解Java内部的一些实现.

本文使用的环境是

64位的win7系统  
JDK 1.6.0u30 (32位)  
C/C++编译器是 Microsoft (R) 32-bit C/C++ Optimizing Compiler Version 12.00.8168 for 80x86 (VC 6.0的, 其他版本的也可以编译通过, 测试过vs2010)  
本文使用到的一些功能:

创建虚拟机  
寻找class对象, 创建对象  
调用静态方法和成员方法  
获取成员属性, 修改成员属性  
C/C++调用Java代码的一般步骤:

编写Java代码, 并编译  
编写C/C++代码  
配置lib进行编译, 配置PATH添加相应的dll或so并运行  
编写Java代码并编译

这段代码非常简单, 有个静态方法和成员方法, 一个public的成员变量

public class Sample2 \{  
public String name;

public static String sayHello(String name) {
        return "Hello, " + name + "!";
    }
    
    public String sayHello() {
        return "Hello, " + name + "!";
    }

\}  
由于没有定义构造函数, 所以会有一个默认的构造函数.

运行下面的命令编译

> javac Sample2.java  
> 可以在当前目录下看到Sample2.class文件, 编译成功, 第一步完成了, So easy!

可以查看Sample2类中的签名

> javap -s -private Sample2  
> 结果如下

Compiled from “Sample2.java”  
public class Sample2 extends java.lang.Object\{  
public java.lang.String name;  
Signature: Ljava/lang/String;  
public Sample2();  
Signature: ()V  
public static java.lang.String sayHello(java.lang.String);  
Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;  
public java.lang.String sayHello();  
Signature: ()Ljava/lang/String;  
\}  
关于签名的含义, 请参看使用JNI进行Java与C/C++语言混合编程(1)–在Java中调用C/C++本地库.

编写C/C++代码调用Java代码

先贴代码吧

# include #

# ifdef \_WIN32 #

# define PATH\_SEPARATOR ‘;’ #

# else #

# define PATH\_SEPARATOR ‘:’ #

# endif #

int main(void)  
\{  
JavaVMOption options\[1\];  
JNIEnv \*env;  
JavaVM \*jvm;  
JavaVMInitArgs vm\_args;

long status;
    jclass cls;
    jmethodID mid;
    jfieldID fid;
    jobject obj;
    
    options[0].optionString = "-Djava.class.path=.";
    memset(&vm_args, 0, sizeof(vm_args));
    vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
    vm_args.nOptions = 1;
    vm_args.options = options;
    
    // 启动虚拟机
    status = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args);
    
    if (status != JNI_ERR)
    {
        // 先获得class对象
        cls = (*env)->FindClass(env, "Sample2");
        if (cls != 0)
        {
            // 获取方法ID, 通过方法名和签名, 调用静态方法
            mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, "sayHello", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");
            if (mid != 0)
            {
                const char* name = "World";
                jstring arg = (*env)->NewStringUTF(env, name);
                jstring result = (jstring)(*env)->CallStaticObjectMethod(env, cls, mid, arg);
                const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0);
                printf("Result of sayHello: %s\n", str);
                (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, result, 0);
            }
    
            /*** 新建一个对象 ***/
            // 调用默认构造函数
            //obj = (*env)->AllocObjdect(env, cls);
    
            // 调用指定的构造函数, 构造函数的名字叫做<init>
            mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V");
            obj = (*env)->NewObject(env, cls, mid);
            if (obj == 0)
            {
                printf("Create object failed!\n");
            }
            /*** 新建一个对象 ***/
    
            // 获取属性ID, 通过属性名和签名
            fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "name", "Ljava/lang/String;");
            if (fid != 0)
            {
                const char* name = "icejoywoo";
                jstring arg = (*env)->NewStringUTF(env, name);
                (*env)->SetObjectField(env, obj, fid, arg); // 修改属性
            }
    
            // 调用成员方法
            mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "sayHello", "()Ljava/lang/String;");
            if (mid != 0)
            {
                jstring result = (jstring)(*env)->CallObjectMethod(env, obj, mid);
                const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0);
                printf("Result of sayHello: %s\n", str);
                (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, result, 0);
            }
        }
    
        (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
        return 0;
    }
    else
    {
        printf("JVM Created failed!\n");
        return -1;
    }

\}  
这段代码大概做了这几件事

创建虚拟机JVM, 在程序结束的时候销毁虚拟机JVM  
寻找class对象  
创建class对象的实例  
调用方法和修改属性  
虚拟的创建

与之相关的有这样几个变量

JavaVMOption options[1];
    JNIEnv *env;
    JavaVM *jvm;
    JavaVMInitArgs vm_args;

JavaVM就是我们需要创建的虚拟机实例

JavaVMOption相当于在命令行里传入的参数

JNIEnv在Java调用C/C++中每个方法都会有的一个参数, 拥有一个JNI的环境

JavaVMInitArgs就是虚拟机创建的初始化参数, 这个参数里面会包含JavaVMOption

下面就是创建虚拟机

options\[0\].optionString = “-Djava.class.path=.”;  
memset(&vm\_args, 0, sizeof(vm\_args));  
vm\_args.version = JNI\_VERSION\_1\_4;  
vm\_args.nOptions = 1;  
vm\_args.options = options;

// 启动虚拟机  
status = JNI\_CreateJavaVM(&jvm, (void\*\*)&env, &vm\_args);  
“-Djava.class.path=.”看着眼熟吧, 这个就是传入当前路径, 作为JVM寻找class的用户自定义路径, 我们的Sample2.class就在当前路径(当然也可以不在当前路径, 你可以随便修改).

vm\_args.version是Java的版本, 这个应该是为了兼容以前的JDK, 可以使用旧版的JDK, 这个宏定义是在jni.h中, 有以下四种

# define JNI\_VERSION\_1\_1 0x00010001 #

# define JNI\_VERSION\_1\_2 0x00010002 #

# define JNI\_VERSION\_1\_4 0x00010004 #

# define JNI\_VERSION\_1\_6 0x00010006 #

vm\_args.nOptions的含义是, 你传入的options有多长, 我们这里就一个, 所以是1.

vm\_args.options = options把JavaVMOption传给JavaVMInitArgs里面去.

然后就是启动虚拟机了status = JNI\_CreateJavaVM(&jvm, (void\*\*)&env, &vm\_args).

可以通过这个返回值status , 知道虚拟机是否启动成功

# define JNI\_OK 0 /\* success \*/ #

# define JNI\_ERR (-1) /\* unknown error \*/ #

# define JNI\_EDETACHED (-2) /\* thread detached from the VM \*/ #

# define JNI\_EVERSION (-3) /\* JNI version error \*/ #

# define JNI\_ENOMEM (-4) /\* not enough memory \*/ #

# define JNI\_EEXIST (-5) /\* VM already created \*/ #

# define JNI\_EINVAL (-6) /\* invalid arguments \*/ #

寻找class对象, 并实例化

JVM在Java中都是自己启动的, 在C/C++中只能自己来启动了, 启动完之后的事情就和在Java中一样了, 不过要使用C/C++的语法.

获取class对象比较简单, FindClass(env, className).

cls = (\*env)->FindClass(env, “Sample2”);  
在Java中的类名格式是java.lang.String, 但是className的格式有点不同, 不是使用’.’作为分割, 而是’/’, 即java/lang/String.

我们知道Java中构造函数有两种, 一种是默认的没有参数的, 一种是自定义的带有参数的. 对应的在C/C++中, 有两种调用构造函数的方法.

调用默认构造函数

// 调用默认构造函数  
obj = (\*env)->AllocObjdect(env, cls);  
构造函数也是方法, 类似调用方法的方式.

// 调用指定的构造函数, 构造函数的名字叫做  
mid = (\*env)->GetMethodID(env, cls, “”, “()V”);  
obj = (\*env)->NewObject(env, cls, mid);  
调用方法和修改属性

关于方法和属性是有两个ID与之对应, 这两个ID用来标识方法和属性.

jmethodID mid;  
jfieldID fid;  
方法分为静态和非静态的, 所以对应的有

mid = (\*env)->GetStaticMethodID(env, cls, “sayHello”, “(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;”);

mid = (\*env)->GetMethodID(env, cls, “sayHello”, “()Ljava/lang/String;”);  
上面两个方法是同名的, 都叫sayHello, 但是签名不同, 所以可以区分两个方法.

JNI的函数都是有一定规律的, Static就表示是静态, 没有表示非静态.

方法的调用如下

jstring result = (jstring)(\*env)->CallStaticObjectMethod(env, cls, mid, arg);

jstring result = (jstring)(\*env)->CallObjectMethod(env, obj, mid);  
我们可以看到静态方法是只需要class对象, 不需要实例的, 而非静态方法需要使用我们之前实例化的对象.

属性也有静态和非静态, 示例中只有非静态的.

获取属性ID

fid = (\*env)->GetFieldID(env, cls, “name”, “Ljava/lang/String;”);  
修改属性的值

(\*env)->SetObjectField(env, obj, fid, arg); // 修改属性  
关于jstring的说明

java的String都是使用了unicode, 是双字节的字符, 而C/C++中使用的单字节的字符.

从C转换为java的字符, 使用NewStringUTF方法

jstring arg = (\*env)->NewStringUTF(env, name);  
从java转换为C的字符, 使用GetStringUTFChars

const char\* str = (\*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0);  
编译和运行

编译需要头文件, 头文件在这两个目录中%JAVA\_HOME%\\include和%JAVA\_HOME%\\include\\win32, 第一个是与平台无关的, 第二个是与平台有关的, 由于笔者的系统是windows, 所以是win32.

编译的时候还要一个lib文件, 是对虚拟机的支持, 保证编译通过.

cl -I%JAVA\_HOME%\\include -I%JAVA\_HOME%\\include\\win32 Sample2.c %JAVA\_HOME%\\lib\\jvm.lib  
我们可以看到在当前目录下Sample2.exe, 运行的时候需要jvm.dll(不要将其复制到当前目录下, 这样不可以运行, 会导致jvm创建失败)

set PATH=%JAVA\_HOME%\\jre\\bin\\client\\;%PATH%  
Sample2  
jvm.dll在%JAVA\_HOME%\\jre\\bin\\client\\目录下, 所以我把这个目录加入到PATH中, 然后就可以运行

Result of sayHello: Hello, World!  
Result of sayHello: Hello, icejoywoo!

关于C++的说明

本示例的C++版本, 请自行下载后面的源代码来查看, 区别不是很大.

主要是JNIEnv和JavaVM两个对象, 在C中是结构体, 是函数指针的集合, 在C++中结构体拥有类的能力, 使用起来更为简便, 与Java之间的差异更小一些.

结语

本文介绍了一个简单的例子, 分析了其中的一些代码, 笔者希望通过这篇文章让大家对JNI的了解更加深入一些.

水平有限, 错漏在所难免, 欢迎指正!

源代码下载: c调用java.zip

使用方法: 参照里面的build&run.bat, 使用了%JAVA\_HOME%环境变量.

注意:

动态链接库和JDK都有32位和64位的区别, 使用64位系统的朋友, 要注意这个问题, 可能导致运行或编译错误.  
还要注意区分C和C++代码, 在JNI中两种代码有一定的区别, 主要是env和jvm两个地方.  
参考文献:

public0821, C++调用JAVA方法详解, [http://public0821.iteye.com/blog/423941][http_public0821.iteye.com_blog_423941]  
Scott Stricker, 用 JNI 进行 Java 编程, [http://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-jni/section3.html][http_www.ibm.com_developerworks_cn_education_java_j-jni_section3.html]  
JDK 6u30 docs, Java Native Interface Specification

[http_public0821.iteye.com_blog_423941]: http://public0821.iteye.com/blog/423941
[http_www.ibm.com_developerworks_cn_education_java_j-jni_section3.html]: http://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-jni/section3.html