JNI 初识

Java平台有一个和本地C代码进行互操作的API，称为Java本地接口（JNI）

求助本地代码是有缺陷的。如果应用的某个部分使用其他语言编写的，那么就必须为需要支持的每个平台提供一个单独的本地类库。

建议在有必要的时候才使用本地代码：

• 你的应用需要访问系统的各个特性和设备，这些特性和设备通过Java平台是无法访问的。
• 你已经有了大量的测试过和调试过的用另一种语言编写的代码，并且知道如何将其导出到所有的目标平台上。
• 通过基准测试，你已经发现所编写的Java代码比用其它语言编写的等价代码要慢得多。

JNI 并不支持 Java类 和C++类之间的任何映射机制。

一、Java程序调用C函数

native 关键字 提醒编译器该方法将在外部定义。

public class HelloNative {
    // java 调用 native
    public static native void greeting();

    static {
//        System.loadLibrary("HelloNative");
        System.load("/Users/jxf/workspace/Java/project/jni/out/production/jni/libHelloNative.so");
    }
}

通过工具 javah 生成对应的本地函数名（前提是HelloNative类已经编译，HelloNative.class已生成）

javah com.test.jni.HelloNative 注意要有类的完整包名。这条命令生成了 com_test_jni_HelloNative.h 文件（实际包目录跟具体包名相关），具体代码：

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

#ifndef _Included_com_test_jni_HelloNative
#define _Included_com_test_jni_HelloNative
# 你可以使用C++实现代码，然而，那样你必须将实现本地方法的函数声明为 extern  "C"（阻止C++编译器生成C++特有的代码）
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_test_jni_HelloNative
 * Method:    greeting
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_test_jni_HelloNative_greeting
  (JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

本地代码的函数命名必须遵守Java运行环境预期的那样才行：
1、使用完整的Java方法名。比如 com.testj.ni.HelloNative.greeting
2、用 下划线 替换所有的句话，并且加上 Java_ 前缀。比如：Java_com_test_jni_HelloNative_greeting

如果你重载本地方法，必须在名称后面附加两个下划线，后面再加上已编码的参数类型。例如，如果有一个本地方法greeting 和 另一个本地方法 greeting(int repeat)，那么第一个称为 Java_com_test_jni_HelloNative_greeting__，第二个称为Java_com_test_jni_HelloNative_greeting__I

然后，我们手动创建源代码文件 com_test_jni_HelloNative.c，代码如下：

#include "com_test_jni_HelloNative.h"
#include <stdio.h>
//实现具体方法：
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_test_jni_HelloNative_greeting(JNIEnv *env, jclass cl)
{
    printf("Hello Native World\n");
}

之后，将本地C代码编译到一个动态装载库中，具体方法依赖于编译器，Mac 下使用Gnu C 编译器，使用如下命令：
gcc -fPIC -I /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/include/ -I /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/include/darwin -shared -o libHelloNative.so com_test_jni_HelloNative.c

-fPIC -- Generate position-independent code if possible (large mode)
-I <dir> Add directory to include search path
-o <file> Write output to <file>

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/include/
/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/include/darwin 这两个路径是生成so库时需要依赖的我本机的路径。

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/include/ 我本机的目录截图：

我们生成的 .h头文件依赖于 jni.h,jni.h又依赖于jni_md.h

编译时，如果没有写 include 路径，就会出现如下错误：

In file included from com_test_jni_HelloNative.c:2:
In file included from ./com_test_jni_HelloNative.h:2:
/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_191.jdk/Contents/Home/include/jni.h:45:10: fatal error:
      'jni_md.h' file not found
#include "jni_md.h"
         ^~~~~~~~~~
1 error generated.

如果编译过程顺利，会生成 libHelloNative.so

最后，我们要在程序中添加一个对 System load、loadLibrary方法的调用。为了确保虚拟机在第一次使用该类之前就会装载这个库，需要使用静态初始化代码块。本例中我们使用 load 方法

load 加载要求传入的路径为 an absolute path name
loadLibrary 要求传入的路径为 library name。装载指定名字的库，该库位于库搜索路径中，依赖于操作系统。

使用：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        HelloNative.greeting();
    }
}

结果：

Hello Native World

二、数值参数 和 返回值

java：

public static native int getNumber(int num);

c：

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_test_jni_HelloNative_getNumber(JNIEnv *env, jclass cl, jint param)
{
    jint res = param * 2;
    return res;
}

使用：

System.out.println("jni method: " + HelloNative.getNumber(10));

结果：

jni method: 20

当在C 和 Java之间传递数字时，我们应该知道它们 彼此之间的对应类型。例如，尽管C拥有int 和 long 的数据类型，但是它们的实现确实取决于平台的。在一些平台上，int类型是16位的，在另外一些平台是32位的。当然，在Java平台上int类型总是32位的整数。基于这个原因，Java本地接口定义了jint、jlong 等类型。

java语言	C语言	字节
boolean	jboolean	1
byte	jbyte	1
char	jchar	2
short	jshort	2
int	jint	4
long	jlong	8
float	jfloat	4
double	jdouble	8

三、字符串

java：

public static native String getString();

c：

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_test_jni_HelloNative_getString(JNIEnv *env, jclass cl)
{
    jstring jstr;
    char greeting[] = "nativeString\n";
    jstr = (*env)->NewStringUTF(env, greeting);
    return jstr;
}

使用：

System.out.println(HelloNative.getString());

结果：

nativeString

所有针对JNI函数的调用都使用到了env指针，该指针是每一个本地方法的第一个参数，env指针是函数指针表的指针。

四、native 访问 java对象的属性

java：

private int flag = 0;
// native 访问 java实例的属性
public native void setFlag(int value);
public int getFlag() {
     return flag;
}

c：

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_test_jni_HelloNative_setFlag(JNIEnv *env, jobject this_obj, jint value)
{
    //get the class
    jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, this_obj);

    // get the field ID
    jfieldID id_flag = (*env)->GetFieldID(env, cls, "flag", "I");

    //set the field value
    (*env)->SetIntField(env, this_obj, id_flag, value);
}

使用：

HelloNative obj = new HelloNative();
//访问实例域
obj.setFlag(100);
System.out.println("flag: " + obj.getFlag());

结果：

flag: 100

五、native 访问 java对象的静态属性

java：

    private static float num =  10;
    public native void setNum(float value);
    public float getNum(){
        return num;
    }

c：

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_test_jni_HelloNative_setNum(JNIEnv *env, jobject this_obj, jfloat value)
{
    jclass cls =  (*env)->GetObjectClass(env, this_obj);

    jfieldID id_num = (*env)->GetStaticFieldID(env, cls, "num", "F");

    (*env)->SetStaticFloatField(env, cls, id_num, value);
}

使用：

obj.setNum(1110);
System.out.println("static num: " + obj.getNum());

结果：

static num: 1110.0

六、native 调用 java 方法

java：

public native static void callJavaOtherMethod();

c：

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_test_jni_HelloNative_callJavaOtherMethod(JNIEnv *env, jclass cl)
{
    jmethodID id_greeting = (*env)->GetStaticMethodID(env, cl, "greeting", "()V");

    (*env)->CallStaticVoidMethod(env, cl, id_greeting);
}

调用：

HelloNative.callJavaOtherMethod();

结果：

Hello Native World

为了访问实例域和调用Java中定义的方法，必须学习“编入”数据类型的名称和方法签名的规则。

类型简写	java类型
B	byte
C	char
D	double
F	float
I	int
J	long
S	short
V	void
Z	boolean
Lclassname;	类的类型

描述数组用 [ 例如：[Ljava/lang/String; 一个float[][]可描述为：[[F
要建立一个方法的完整签名，需要把括号内的参数类型都列出来，然后列出返回值类型。例如一个接受两个整形参数并返回一个整数的方法编码为：(II)I

七、native 抛出一个 Exception

java：

public native static void throwAException();

c：

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_test_jni_HelloNative_throwAException(JNIEnv *env, jclass cls)
{
    (*env)->ThrowNew(env, (*env)->FindClass(env, "java/lang/NullPointerException"), "a exception from native code");

    return;
}

使用：

HelloNative.throwAException();

结果：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: a exception from native code
   at com.test.jni.HelloNative.throwAException(Native Method)
   at com.test.Main.main(Main.java:29)

其它：
https://www.cnblogs.com/chaoren399/p/6232467.html
https://www.cnblogs.com/EasonJim/p/9445282.html
https://www.cnblogs.com/ylz8401/p/9605498.html