Java本地接口(Java Native Interface (JNI))允許運(yùn)行在Java虛擬機(jī)(Java Virtual Machine (JVM))上的代碼調(diào)用本地程序和類庫(kù)，或者被它們調(diào)用，這些程序和類庫(kù)可以是其它語(yǔ)言編寫的，比如C、C 或者匯編語(yǔ)言。

當(dāng)一個(gè)程序無(wú)法完全使用Java編寫時(shí)，開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)JNI來(lái)編寫本地方法，比如標(biāo)準(zhǔn)Java類庫(kù)并不支持的依賴于平臺(tái)的特色或者程序庫(kù)。JNI還可以用于修改現(xiàn)有的使用其它語(yǔ)言編寫的程序，使它們可以通過(guò)Java編寫的程序來(lái)訪問(wèn)。

很多基本類庫(kù)都依賴JNI來(lái)為開(kāi)發(fā)者和用戶提供服務(wù)，比如文件的輸入/輸出和音頻功能。在基本類庫(kù)中包含的對(duì)于性能和平臺(tái)敏感的API可以允許所有的Java程序以安全和平臺(tái)無(wú)關(guān)的方式來(lái)使用這些功能，在采用JNI之前，開(kāi)發(fā)者需要明確這些功能并不是已經(jīng)包含在Java標(biāo)準(zhǔn)類庫(kù)中的，在這篇文章中，我將會(huì)講解JNI是如何工作的以及本地類型是如何映射到Java的類型和類庫(kù)的。

JNI工作原理

在JNI中，本地函數(shù)是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的.c或.cpp文件來(lái)實(shí)現(xiàn)的(C 為JNI提供的界面會(huì)更簡(jiǎn)潔一些)。當(dāng)JVM調(diào)用該函數(shù)時(shí)，它傳遞了一個(gè)JNIEnv指針、一個(gè)jobject指針和通過(guò)Java方法定義的Java參數(shù)，JNI函數(shù)的形式如下：

JNIEXPORT void JNICALL Java_ClassName_MethodName

(JNIEnv *env, jobjectobj)

{

//Method native implemenation

}

env指針是一個(gè)包含了JVM接口的結(jié)構(gòu)，它包含了與JVM進(jìn)行交互以及與Java對(duì)象協(xié)同工作所必需的函數(shù)，示例中的JNI函數(shù)可以在本地?cái)?shù)組和Java數(shù)組類型之間、本地字符串和Java字符串類型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其功能還包括對(duì)象的實(shí)例化、拋出異常等。基本上您可以使用JNIEnv來(lái)實(shí)現(xiàn)所有Java能做到的事情，雖然要簡(jiǎn)單很多。

更加正式的解釋是這樣的，本地代碼通過(guò)調(diào)用JNI的函數(shù)來(lái)訪問(wèn)JVM，這是通過(guò)一個(gè)界面指針實(shí)現(xiàn)的（界面指針實(shí)際上是指向指針的指針），該指針指向一個(gè)指針數(shù)組，數(shù)組中的每個(gè)指針都指向了一個(gè)界面函數(shù)，而每個(gè)界面函數(shù)都是在數(shù)組中預(yù)先定義過(guò)的。

本地方法將JNI界面指針當(dāng)作一個(gè)參數(shù)，如果在同一個(gè)Java線程中，出現(xiàn)對(duì)該本地方法的多重調(diào)用，JVM則保證傳遞相同的界面指針到本地方法。不過(guò)，一個(gè)本地方法可以被不同的Java線程調(diào)用，因而也可能會(huì)收到不同的JNI界面指針。

本地方法是通過(guò)System.loadLibrary方法加載的，在以下的例子中，類的初始化方法加載了一個(gè)指定平臺(tái)的本地類庫(kù)，該類庫(kù)定義了本地方法：

packagepkg;

class Cls {

native double f(inti, String s);

static {

System.loadLibrary(pkg_Cls");

}

}

System.loadLibrary方法的參數(shù)是一個(gè)類庫(kù)的名稱，它可以由程序員任意選取，系統(tǒng)則遵循一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的本地化平臺(tái)的方式來(lái)轉(zhuǎn)換類庫(kù)的名稱到一個(gè)本地類庫(kù)的名稱。例如，在Solaris操作系統(tǒng)中會(huì)將pkg_Cls轉(zhuǎn)換為libpkg_Cls.so，而Win32系統(tǒng)則會(huì)將同樣的pkg_Cls轉(zhuǎn)換為pkg_Cls.dll。

動(dòng)態(tài)指針會(huì)根據(jù)它們的名字來(lái)進(jìn)行解析，一個(gè)本地方法的名稱是按照組件進(jìn)行連接的，它包含了：前綴“Java_”、一個(gè)分離的合法的類名稱和一個(gè)分離的方法名稱。

注意：微軟的JVM有相同的機(jī)制從Java調(diào)用本地Windows代碼，該機(jī)制被稱為原始本地接口(Raw Native Interface (RNI))。

數(shù)據(jù)類型映射



基本類型，比如整型、字符等等，是在Java和本地代碼間進(jìn)行拷貝的，而其他的自定義Java對(duì)象則是通過(guò)引用來(lái)傳遞的。



這個(gè)表格展示了Java和本地代碼之間的類型映射，這些類型是可以互換的，您可以在您使用int類型的位置使用jint類型，當(dāng)然反過(guò)來(lái)也一樣，而且不需要任何類型轉(zhuǎn)化。但是，Java的字符串和數(shù)組類型和本地的字符串與數(shù)組類型之間的轉(zhuǎn)換就比較困難了，如果您使用的jstring類型中出現(xiàn)了字符“*”，您的代碼會(huì)造成JVM的崩潰，以下的例子說(shuō)明了您應(yīng)當(dāng)如何正確使用字符串：

JNIEXPORT void JNICALL Java_ClassName_MethodName

(JNIEnv *env, jobjectobj, jstringjavaString)

{

//Get the native string from Java string

const char *nativeString = env->GetStringUTFChars(env,javaString, 0);

printf("%s", nativeString);

env->ReleaseStringUTFChars(env,javaString, nativeString);

}

您需要使用界面指針env來(lái)操作Java對(duì)象。

總結(jié)

在您的程序中使用JNI并不是一件容易的事情，然而，JNI的性能和使用原有代碼的能力將會(huì)為您的Java程序添加更多的功能并且能勝任更多的挑戰(zhàn)，如果需要關(guān)于JNI的更多信息，可以訪問(wèn)JNI的主頁(yè)。

JDK 的 JNI 的經(jīng)典使用