Java中调用由C/C++实现的本地库（JNI本地程序调用）

news2024/9/26 1:25:06

文章目录

背景
介绍
- 什么是JNI？
- 什么是本地库？
- 开发Java使用JNI本地库步骤
编写Java类实现JNI本地调用
- windows系统下编译动态链接库
- - 创建Java项目（demo）
  - - 第一步：编写带有native的Java类
    - 第二步：javac生成`NativeDemo`类的字节码文件
    - 第三步：javah根据字节码文件生成jni头文件（NativeDemo.h）
  - 创建C++动态链接库（DLL）
  - - 第一步：打开Microsoft Visual Studio 2022创建项目
    - 第二步：配置项目并创建
    - 第三步：加载javah生成的NativeDemo.h头文件
    - 第四步：配置jni.h导入找不到问题
    - 第五步：编辑源码，导入`NativeDemo.h`头，实现对应方法。
    - 第六步：执行本地windows调试器，生成.dll动态库文件
  - 创建Java程序入口类，加载动态库并运行
  - - 第一步：创建Main.java文件，加载动态库，调用方法
    - 第二步：编译Main.java、运行Main
- Linux系统下编译动态链接库
附录
- javac参数help
- 出现的一些问题
- - 关于为什么在`javac`编译的时候要指定`-encoding`选项？
  - 关于为什么要把NaviveDemo.h头文件复制到根目录后加载？
- 参考链接

背景

最近学习了Java中调用本地程序（JNI：Java Native Interface）、多种语言混合编程。但是关于Java怎么使用JNI调用本地程序是一点儿都不清楚，网上查阅了很多资料，编写了一个demo做简单调用机制的了解。

jdk自身在开发中也会调用自己的动态库(windows下的.dll文件)，如下图：

介绍

什么是JNI？

JNI全称叫Java Navtie Interface，中文翻译本地调用。

C/C++是系统级的编程语言, 可以用来开发任何和系统相关的程序和类库, 但是Java本身编写底层的应用比较难实现, 使用JNI可以调用现有的本地库, 极大地灵活了Java的开发.
C/C++的效率是目前最好的语言, 可以使用C/C++来实现一些实时性非常高的部分. C/C++和Java本身都是非常流行的编程语言, 一些大型软件中经常使用语言之间的混合编程.
以上转载自：https://www.cnblogs.com/jaejaking/p/6840530.html（在Java中调用C/C++本地库）

什么是本地库？

本地库被分为静态库（.a和.lib结尾）和动态库（.dll和.so结尾）。

在windows系统下动态库以.dll结尾
在linux系统下动态库以.so结尾

开发Java使用JNI本地库步骤

编写Java类，方法要带有native关键字
javac编译Java类，生成class文件
javah生成native对应的头文件（头文件.h）
C/C++实现javah生成的头文件，编译生成.dll动态库
动态库复制到java类的运行目录下，加载本地库后调用方法、运行

编写Java类实现JNI本地调用

windows系统下编译动态链接库

开发环境：
1. windows 11系统
2. jdk8
3. Visual Studio Code IDE，编写Java代码
4. Microsoft Visual Studio Community 2022 (64 位)，编写C++代码，生成dll动态库
项目结构：

JNI_TEST
  --java-src   # java源码文件夹 & .dll动态库
  --jni_dll    # c++源码文件夹 & 生成的目标文件(.dll)

创建Java项目（demo）

第一步：编写带有native的Java类

/**
 * Java 本地native方法，具体由C++实现
 */
public class NativeDemo {
    /**
     * 由C++返回一个字符串，通过Java打印出来
     */
    public native String returnString();

}

第二步：javac生成`NativeDemo`类的字节码文件

打开命令提示符窗口，编译NativeDemo.java文件，生成字节码文件。

第三步：javah根据字节码文件生成jni头文件（NativeDemo.h）

生成的NativeDemo.h，就需要#include 'NativeDemo.h'导入，通过C++去实现了。

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class NativeDemo */

#ifndef _Included_NativeDemo
#define _Included_NativeDemo
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     NativeDemo
 * Method:    returnString
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_NativeDemo_returnString
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

创建C++动态链接库（DLL）

第一步：打开Microsoft Visual Studio 2022创建项目

搜索dll，创建动态链接库。

第二步：配置项目并创建

第三步：加载javah生成的NativeDemo.h头文件

把javah生成的NativeDemo.h头文件复制到jni_dll文件夹的根目录下。加载生成的头文件。

第四步：配置jni.h导入找不到问题

打开加载的NativeDemo.h头文件后，发现jni.h、JNIEXPORT和JNICALL加载不到，需要对项目进行配置，导入jdk相关到项目，才能使用jni.h。

选择完成，应用后，导入的jni.h头文件不会报错了。

第五步：编辑源码，导入`NativeDemo.h`头，实现对应方法。

打开pch.cpp源码文件，编辑。

// pch.cpp: 与预编译标头对应的源文件

#include "NativeDemo.h"
#include "pch.h"
#include <iostream>

// 当使用预编译的头时，需要使用此源文件，编译才能成功。
/*
 * Class:     NativeDemo
 * Method:    returnString
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 * 复制NativeDemo.h头中定义的方法，c++去实现
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_NativeDemo_returnString
(JNIEnv* env, jobject jobj) {

	return env -> NewStringUTF("exec dll: this is return from c++");
}

第六步：执行本地windows调试器，生成.dll动态库文件

在jni_dll项目的根路径下，x64/Debug/jni_dll.dll就是生成的目标文件，后续被调用的本地动态库也是这个文件。

到此，创建并生成.dll动态链接库已经完成。

创建Java程序入口类，加载动态库并运行

第一步：创建Main.java文件，加载动态库，调用方法


/**
 * 程序运行入口
 */
public class Main {

    static {
        /**
         * 加载动态库：只需要加载名字就可以，不需要带上.dll后缀，动态库放在和Main运行文件同一个目录下.
         * window上的动态库以.dll结尾，linux动态库以.so结尾
         */
        System.loadLibrary("jni_dll");
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建Java对象，直接调用方法，具体的实现交给C++底层处理
        NativeDemo demo = new NativeDemo();
        // 调用方法， 由动态库制定并返回
        System.out.println(demo.returnString());

    }
}