摘要：以下將以一個(gè)實(shí)際例子展示通過調(diào)用打印主要記錄實(shí)現(xiàn)的過程和方法，對(duì)其中的一些原理和規(guī)范不做具體展開。指向在此代碼中實(shí)例化的對(duì)象的一個(gè)句柄，相當(dāng)于指針。加載本地共享庫運(yùn)行結(jié)果如下傳遞參數(shù)接下來看一下如何通過向傳遞參數(shù)。

文章為本人編纂，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者并注明出處。

在日常項(xiàng)目中，我們可能會(huì)遇到需要用Java去命令行執(zhí)行命令或執(zhí)行shell腳本的情況，但有時(shí)可能又會(huì)因?yàn)槟承┉h(huán)境或者權(quán)限等無法排查的原因調(diào)用失敗，這時(shí)候就可以通過一個(gè)中間介質(zhì)C來執(zhí)行。尤其是在對(duì)某些項(xiàng)目代碼（已經(jīng)過廣泛測試或需要訪問特定設(shè)備）進(jìn)行重寫，Java恐怕有些力不從心，而Sun公司定義的JNI規(guī)范，規(guī)定了Java對(duì)本地方法的調(diào)用規(guī)則，這就大可不必廢棄舊有代碼。

以下將以一個(gè)實(shí)際例子展示Java通過JNI調(diào)用C打印“Hello World！”主要記錄實(shí)現(xiàn)的過程和方法，對(duì)其中的一些原理和規(guī)范不做具體展開。想深入了解的可以參考Oracle的官方文檔，貼上地址：
JNI Interface Functions and Pointers

操作系統(tǒng)：Ubuntu Gnome 16.04 LTS

Java：Java 1.8.0_111

C：gcc version 5.4.0

1、定義一個(gè)Java類——JavaCallC.java

首先定義一個(gè)Java類JavaCallC.java，在類中實(shí)現(xiàn)一個(gè)SayHello方法，并用關(guān)鍵字native為本地方法編寫本地聲明；

public native void SayHello();

然后在類中的靜態(tài)代碼塊顯示地加載本地代碼庫；

static {
    System.loadLibrary("hello"); //加載本地共享庫
}

再加上main方法和一些必要的異常處理程序，就生成以下源文件（當(dāng)然，也可以將本地方法放在另外一個(gè)多帶帶的類中）。

package com.jni.c;

public class JavaCallC {
    
    /**
     * java通過JNI調(diào)用C
     * @author xiaosong 2017-04-03
     */
    public static void main(String[] args) {
        JavaCallC call = new JavaCallC();
        call.SayHello();
    }    
    
    /**
     * 加載共享庫的本地方法
     */
    public native void SayHello();
    
    static {
        try {
            System.loadLibrary("hello"); //加載本地共享庫
        }catch(UnsatisfiedLinkError e) {
            System.err.println("無法加載共享庫：" + e.toString());
        }
    }

}

2、生成 Java 本地接口頭文件

P.S. 如果沒有使用IDE的，需先用 javac 將類編譯為 .class 文件。
要為以上定義的類生成 Java 本地接口頭文件，需使用 javah，Java 編譯器的 javah 功能將根據(jù) JavaCallC 類生成必要的聲明，此命令將生成一個(gè) .h 后綴的頭文件，我們?cè)诠蚕韼斓拇a中要包含它。在工程項(xiàng)目的編譯文件 bin 目錄(也可能是build)下執(zhí)行如下命令()：

javah -jni [package.class]

執(zhí)行命令后生成了一個(gè) com_jni_c_JavaCallC.h 頭文件，頭文件的內(nèi)容如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include 
/* Header for class com_jni_c_JavaCallC */

#ifndef _Included_com_jni_c_JavaCallC
#define _Included_com_jni_c_JavaCallC
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_jni_c_JavaCallC
 * Method:    SayHello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_c_JavaCallC_SayHello
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

3、創(chuàng)建共享庫C文件

在與 com_jni_c_JavaCallC.h 相同的路徑下創(chuàng)建一個(gè) .c 文件 hello.c ，在C文件中引入該頭文件 ，并使用和頭文件中一致的方法來聲明函數(shù)。內(nèi)容如下：

記得要為 JNIEnv * 指針和 jobject 對(duì)象定義變量，習(xí)慣上將這兩個(gè)變量定義為  env 和 obj 。
env 指針是任意一個(gè)本地方法的第一個(gè)參數(shù)，它指向一個(gè)函數(shù)指針表。jobject 指向在此 Java 代碼中實(shí)例化的 Java 對(duì)象 LocalFunction 的一個(gè)句柄，相當(dāng)于 this 指針。

#include "com_jni_c_JavaCallC.h"
#include 

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_c_JavaCallC_SayHello
(JNIEnv * env, jobject obj) {

    printf("Hello World! 
");

    return;
}

4、編譯生成共享庫文件

編譯文件時(shí)，需要告知 GCC 編譯器在何處查找Java本地方法的支持文件 jni.h 和 jni_md.h ，這兩個(gè)文件一般是在 ../jdk/include 和 ../jdk/include/linux 兩個(gè)目錄下(AIX在 ../jdk/include/aix 目錄；Windows在 ../jdk/include/win32 目錄)，在我的環(huán)境中按如下過程編譯。

先生成 hello.o ：

gcc -fPIC -I/usr/lib/jdk1.8.0_111/include -I/usr/lib/jdk1.8.0_111/include/linux -c hello.c

再生成 libhello.so ：
（共享庫 .so 的文件名必須是 lib+文件名）

gcc -shared hello.o -o libhello.so

拷貝 libhello.so 到共享庫目錄：
（共享庫目錄一般為 ../jre/lib/amd64/server）

sudo cp libhello.so /usr/lib/jdk1.8.0_111/jre/lib/amd64/server

5、運(yùn)行Java程序

由于我未配置 $LD_LIBRARY_PATH 環(huán)境變量，所以程序無法加載到共享庫 hello ，因而我改寫成通過全路徑的方式來加載共享庫。

//System.loadLibrary("hello"); //加載本地共享庫
System.load("/usr/lib/jdk1.8.0_111/jre/lib/amd64/server/libhello.so");

運(yùn)行結(jié)果如下：

接下來看一下Java如何通過JNI向C傳遞參數(shù)。本文中僅以 String 字符串為例，其他類型的參數(shù)的處理可參考文首提供的Oracle官方文檔，方法大體上是一致的。

1、定義本地方法參數(shù)

先在聲明的本地方法中定義參數(shù)：

public native void SayHello(String strName1, String strName2);

然后在 main 方法中調(diào)用它并傳遞參數(shù)：

public static void main(String[] args) {
    JavaCallC call = new JavaCallC();
    call.SayHello("Info", "Xiaosong");
}

2、編譯并生成頭文件

生成頭文件的方法同上，這時(shí)候看一下生成的頭文件有何區(qū)別。

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include 
/* Header for class com_jni_c_JavaCallC */

#ifndef _Included_com_jni_c_JavaCallC
#define _Included_com_jni_c_JavaCallC
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_jni_c_JavaCallC
 * Method:    SayHello
 * Signature: (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_c_JavaCallC_SayHello
  (JNIEnv *, jobject, jstring, jstring);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

可以看到函數(shù)聲明里多了兩個(gè) jstring ，這就對(duì)應(yīng)于我們要傳遞的兩個(gè) String 參數(shù)。
其他數(shù)值型參數(shù)和數(shù)組型參數(shù)對(duì)照如下：

3、創(chuàng)建共享庫C文件

同樣地，在編寫 hello.c 文件時(shí)，我們需要為傳遞的兩個(gè)參數(shù)定義變量；

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_c_JavaCallC_SayHello
(JNIEnv * env, jobject obj, jstring instring1, jstring instring2) 

對(duì)于字符串型參數(shù)，因?yàn)樵诒镜卮a中不能直接讀取 Java 字符串，而必須將其轉(zhuǎn)換為 C /C++ 字符串或 Unicode。此處C的寫法和C++的寫法略微不同；

/**
 * C 寫法
 */
//從instring字符串取得指向字符串UTF編碼的指針；
const char *info = (*env)->GetStringUTFChars(env, instring1, 0);

/**
 * C++ 寫法
 */
const char *info = env->GetStringUTFChars(instring1, 0);

//通知虛擬機(jī)本地代碼不再需要通過 info 訪問Java字符串；

/**
 * C 寫法
 */
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, instring1, info);

/**
 * C++ 寫法
 */
env->ReleaseStringUTFChars(instring1, info);

再加上一些簡單的異常處理，完整的含參的 hello.c 如下：

#include "com_jni_c_JavaCallC.h"
#include 
#include 


JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jni_c_JavaCallC_SayHello
(JNIEnv * env, jobject arg, jstring instring1, jstring instring2) {

    //從instring字符串取得指向字符串UTF編碼的指針
    const char *info = (*env)->GetStringUTFChars(env, instring1, 0);
    const char *name = (*env)->GetStringUTFChars(env, instring2, 0);

    if (strlen(info)==0 || strlen(name)==0)
    {
        printf("參數(shù)缺失!
");
    }else {
        printf("%s : Hello %s 
", info, name);
    };

    //通知虛擬機(jī)本地代碼不再需要通過str訪問java字符串
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, s1, str);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, s2, user);

    return;
}

4、編譯生成共享庫文件

方法和操作同上

5、運(yùn)行Java程序

以下是調(diào)用 call.SayHello("Information", "Xiaosong"); 執(zhí)行的結(jié)果：

以下是調(diào)用 call.SayHello("Information", ""); 執(zhí)行的結(jié)果：

至此，Java通過JNI調(diào)C的例子全部結(jié)束，當(dāng)中如有什么不足或錯(cuò)誤還請(qǐng)指正。