Java 调用 Cpp 代码简单示例

news2024/11/13 16:26:24

Java 调用 Cpp 代码

前言:首先说明一下,本篇文章是干嘛的,简单来说就是在 Java 代码里调用 C++ 代码。但是呢,这里只做一个简单的示例,调用最简单的 C++ 代码,起到一个抛砖引玉的作用。如有不对之处,望大家指正之。
需要说明的:一般情况下,是不会出现 Java 调用 C++ 的,除非是那种对效率要求比较高的场景,例如复杂算法的实现。

Java 调用 C++ 代码的实现方式

Java 可以通过 JNA 或者 JNI 的方式实现对 C++ 代码的调用,当然还有其他方式,这个我就没怎么了解了,大家可以自己去研究。
这里介绍以下两种方式实现 Java 对 C++ 的调用:

  1. Linux(Centos 7) 下 Java 通过 JNA 的方式调用 C++;
  2. Windows10 下 Java 通过 JNI 的方式调用 C++。

JNA 的底层实现其实就是 JNI,可以理解为 JNA 把 JNI 进行了封装,使得 Java 调用 C++ 更简单方便,但是 JNA 效率要比 JNI 低不少

调用过程简介

首先 Java 调用 Java 代码,这个作为 Java 开发者大家都是知道的,引入 jar 包依赖,直接使用就行;或者把源代码复制过来也行。
那么,Java 调用 C++ 代码又该如何实现呢?显然不能直接把 C++ 源代码复制过来直接调用,而是将 .so(Linux) 或者 .dll(Windwos) 文件加载,然后进行使用。
因为 C++ 不是跨平台的语言,所以在 Linux 下,C++ 代码编译之后会生成 .so 文件,在 Windows 下,C++ 代码编译之后会生成 .dll 文件,这里可以简单的把 .so/.dll 文件类比为 Java 的 jar 包文件。

Java 调用 C++ 代码的两种方式具体示例

1.Java 通过 JNA 的方式调用 C++

首先,这里是在 CentOS7 操作系统下完成的,当然 Ubuntu 之类的都行,总之是在 Linux 环境之下。
好了,接下来直接开始:

1.1 准备 C++ 代码,并编译生成 .so 动态链接库

c++(cal.cpp) 代码十分简单,只有一个两数相加的 add 方法:

extern "C" int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

说明:C++ 代码中需要被 Java 调用的方法必须使用 extern "C" 修饰,否则会出现找不到该方法的错误,extern "C" 的意思是让 C++ 代码以 C 的方式编译。
如果直接用 C++ 的方式编译,C++ 编译器会修改方法名,例如这里的 add 方法名会变成类似于 add_int_int 之类的名称,这就导致 Java 在调用的时候找不到 add 方法了。
也正是由于这个原因,所以 C++ 是支持方法重载的,而 C 是不支持的。

然后是编译 C++ 代码,生成动态链接库,执行以下命令即可:

g++ cal.cpp -fpic -shared -o libcal.so

执行完毕,可以看到生成了 libcal.so 文件:
在这里插入图片描述
到这里,C++ 部分的工作便已经完成了,接下来该 Java 部分了。

1.2 准备 Java 代码,加载 .so 文件,编译并执行对 C++ 的调用

首先,这里会用到 JNA 的依赖 jar,点击这里获取 jna.jar。
在这里插入图片描述

下载之后,上传到服务器,我这里给它重命名成了 jna.jar,如下:
在这里插入图片描述
然后是设置环境变量export CLASSPATH=$CLASSPATH:.:./jna.jar,注意这里把当前目录加了进来。
编写 JavaCallCpp.java 代码,完成对 .so 文件的加载和调用:

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;

public class JavaCallCpp {
	    
    public interface CLib extends Library {
    	//注意:这里表示加载 libcal.so 库,写 cal 即可,不要写 libcal.so
        CLib INSTANCE = Native.load("cal", CLib.class);
				            	
		//声明方法,这个必须和 cal.cpp 的方法保持一致
        int add(int a,int b);
    }
	        
    public static int add(int a,int b) {
        return CLib.INSTANCE.add(a,b);
    }
		    
    public static void main(String[] args) {
		System.out.println("java通过jna调用.so库执行1+2=" + JavaCallCpp.add(1, 2));
    }
}

最后编译 JavaCallCpp.java,并运行即可,如下:

在这里插入图片描述
到此,Linux 下 Java 通过 JNA 的方式对 C++ 的调用就完成了。
接下来,再介绍一下,Windows 下 Java 通过 JNI 的方式实现对 C++ 的调用。
再次强调一下Windows 下,Java 调用 C++ 使用的是 .dll 文件,而不是 .so 文件,Linux 下则反之。至于是通过 JNA 调用还是通过 JNI 调用,都是可以的,大家自己决定就好。

2.Java 通过 JNI 的方式调用 C++

这里是在 Windows10 操作系统下完成的。
这里就不需要 jna.jar 了,但是流程会复杂一点,其实也不复杂,如下:

  1. 编写 Java 代码 native 方法,并编译生成 .h 头文件;
  2. 编写 C++ 代码,实现 .h 头文件的方法,并编译 C++ 代码生成 .dll 动态链接库;
  3. Java 代码加载 .dll 文件,完成对 C++ 的调用。
2.1 编写 Java 代码 native 方法,并编译生成 .h 头文件

JavaCallCpp.java 代码非常简单,如下:

public class JavaCallCpp {

	public native static int add(int a, int b);
	
}

然后编译生成 .h 头文件,C++ 中的 .h 头文件可以简单的类比为 Java 中的接口类(了解不多,个人愚见),编译命令:javac -encoding utf8 .\JavaCallCpp.java -h .

编译成功后会在当前目录生成 .h 头文件,如下:
在这里插入图片描述
让我们看看 JavaCallCpp.h 的内容都有什么:

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

#ifndef _Included_JavaCallCpp
#define _Included_JavaCallCpp
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     JavaCallCpp
 * Method:    add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_JavaCallCpp_add
  (JNIEnv *, jclass, jint, jint);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

可以看到,方法同样有 extern "C" 修饰。注意:不能修改方法名!!!

2.2 编写 C++ 代码,实现 .h 头文件的方法,并编译 C++ 代码生成 .dll 动态链接库

先看看 JavaCallCpp.h 的实现类 JavaCallCpp.cpp:

#include "JavaCallCpp.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_JavaCallCpp_add
        (JNIEnv *, jclass, jint a, jint b) {
    return a + b;
}

我这里编译 C++ 代码用的工具是 CLion,当然你也可以使用其他工具或者命令行,具体如下:
创建 C++ Library 工程
在这里插入图片描述
引入 jni.hjni_md.h 头文件(这两个文件安装了 jdk 就会有,我的是在 C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_241\include\win32 目录下)。需要注意的是 JavaCallCpp.h 头文件会报红,引入 jni_md.h ,即 #include <jni_md.h> 即可。

然后 Ctrl + f9 执行编译就会生成 libjavacallcpp.dll 文件,当然也可能生成的 .dll 文件是 javacallcpp.dll,当然啦,名字不重要,可能是因为编译设置不一样。如下:
在这里插入图片描述

2.3 Java 代码加载 .dll 文件,完成对 C++ 的调用

我这里为了下面图片显示方便,直接把步骤2.2生成的 .dll 文件复制到了 JavaCallCpp.java 同目录下来了。 同时为了省事,就直接在 JavaCallCpp.java 类里面完成 .dll 文件的加载和调用:

public class JavaCallCpp {

	public native static int add(int a, int b);
	
	public static void main(String[] args) {
		//load方法需要.dll文件的全路径名称 不需要设置环境变量 反正我没设置
		//如果是 System.loadlibrary 则写法不一样,不需要全路径 也不需要 .dll 后缀
		System.load("C:/Users/czj/Desktop/JavaCallCpp/libjavacallcpp.dll");
		
		System.out.println("java通过jni方式调用c++执行1+2=" + add(1, 2));
	}
}

编译 JavaCallCpp.java 运行成功,如下:
在这里插入图片描述
OK,至此,Java 通过 JNI 的方式调用 C++ 已完成。
最后,附上一个 Github 上的 Java 调用 C++ 各种方式实现:java调用cpp示例,希望对你有帮助。

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