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:
- Linux(Centos 7) 下 Java 通过 JNA 的方式调用 C++;
- 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:
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。
下载之后,上传到服务器,我这里给它重命名成了 jna.jar,如下:
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:
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:
- 编写 Java 代码 native 方法,并编译生成 .h 头文件;
- 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;
- 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:
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 :
引入 jni.h
和 jni_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:
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:
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。