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java native关键字

-_-struggle
 -_-struggle
发布于 2016/10/24 11:18
字数 2665
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一、认识 native 即 JNI,Java Native Interface

凡是一种语言,都希望是纯。比如解决某一个方案都喜欢就单单这个语言来写即可。Java平台有个用户和本地C代码进行互操作的API,称为Java Native Interface (Java本地接口)。

image

二、用 Java 调用 C 的“Hello,JNI”

我们需要按照下班方便的步骤进行:

1、创建一个Java类,里面包含着一个 native 的方法和加载库的方法 loadLibrary。HelloNative.java 代码如下:

public class HelloNative
{
  static
  {
    System.loadLibrary("HelloNative");
  }
   
  public static native void sayHello();
   
  @SuppressWarnings("static-access")
  public static void main(String[] args)
  {
    new HelloNative().sayHello();
  }
}

首先让大家注意的是native方法,那个加载库的到后面也起作用。native 关键字告诉编译器(其实是JVM)调用的是该方法在外部定义,这里指的是C。如果大家直接运行这个代码, JVM会告之:“A Java Exception has occurred.”控制台输出如下:

Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no HelloNative in java.library.path
  at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(Unknown Source)
  at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Unknown Source)
  at java.lang.System.loadLibrary(Unknown Source)
  at HelloNative.<clinit>(HelloNative.java:5)

这是程序使用它的时候,虚拟机说不知道如何找到sayHello。下面既可以手动写,自然泥瓦匠是用

2、运行javah,得到包含该方法的C声明头文件.h

将HelloNative.java ,简单地 javac javah,如图

image

就得到了下面的 HelloNative.h文件 

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloNative */
 
#ifndef _Included_HelloNative
#define _Included_HelloNative
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:   HelloNative
 * Method:  sayHello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_sayHello
 (JNIEnv *, jclass);
 
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

jni.h 这个文件,在/%JAVA_HOME%include

3、根据头文件,写C实现本地方法。

这里我们简单地实现这个sayHello方法如下:

#include "HelloNative.h"
#include <stdio.h>
 
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_sayHello
{
  printf("Hello,JNI");  
}

4、生成dll共享库,然后Java程序load库,调用即可。

在Windows上,MinGW GCC 运行如下

gcc -m64 -Wl,--add-stdcall-alias -I"C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_71\include" -I"C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_71\include\include\win32" -shared -o HelloNative.dll HelloNative.c

-m64表示生成dll库是64位的。然后运行 HelloNative:

java HelloNative

终于成功地可以看到控制台打印如下:

Hello,JNI

三、JNI 调用 C 流程图

四、其他介绍

native是与C++联合开发的时候用的!java自己开发不用的!


使用native关键字说明这个方法是原生函数,也就是这个方法是用C/C++语言实现的,并且被编译成了DLL,由java去调用。
这些函数的实现体在DLL中,JDK的源代码中并不包含,你应该是看不到的。对于不同的平台它们也是不同的。这也是java的底层机制,实际上java就是在不同的平台上调用不同的native方法实现对操作系统的访问的。

1。native 是用做java 和其他语言(如c++)进行协作时用的也就是native 后的函数的实现不是用java写的

2。既然都不是java,那就别管它的源代码了,呵呵

native的意思就是通知操作系统,
这个函数你必须给我实现,因为我要使用。
所以native关键字的函数都是操作系统实现的,java只能调用。

java是跨平台的语言,既然是跨了平台,所付出的代价就是牺牲一些对底层的控制,而java要实现对底层的控制,就要一些其他语言的帮助,这个就是native的作用了

Java不是完美的,Java的不足除了体现在运行速度上要比传统的C++慢许多之外,Java无法直接访问到操作系统底层(如系统硬件等),为此Java使用native方法来扩展Java程序的功能。
  可以将native方法比作Java程序同C程序的接口,其实现步骤:
  

1、在Java中声明native()方法,然后编译; 

2、用javah产生一个.h文件; 

3、写一个.cpp文件实现native导出方法,其中需要包含第二步产生的.h文件(注意其中又包含了JDK带的jni.h文件); 

4、将第三步的.cpp文件编译成动态链接库文件; 

5、在Java中用System.loadLibrary()方法加载第四步产生的动态链接库文件,这个native()方法就可以在Java中被访问了。

JAVA本地方法适用的情况

1.为了使用底层的主机平台的某个特性,而这个特性不能通过JAVA API访问

2.为了访问一个老的系统或者使用一个已有的库,而这个系统或这个库不是用JAVA编写的

3.为了加快程序的性能,而将一段时间敏感的代码作为本地方法实现。

 

一. 什么是Native Method
   简单地讲,一个Native Method就是一个java调用非java代码的接口。一个Native Method是这样一个java的方法:该方法的实现由非java语言实现,比如C。这个特征并非java所特有,很多其它的编程语言都有这一机制,比如在C++中,你可以用extern "C"告知C++编译器去调用一个C的函数。
   "A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code."
   在定义一个native method时,并不提供实现体(有些像定义一个java interface),因为其实现体是由非java语言在外面实现的。

标识符native可以与所有其它的java标识符连用,但是abstract除外。这是合理的,因为native暗示这些方法是有实现体的,只不过这些实现体是非java的,但是abstract却显然的指明这些方法无实现体。native与其它java标识符连用时,其意义同非Native Method并无差别。

 一个native method方法可以返回任何java类型,包括非基本类型,而且同样可以进行异常控制。这些方法的实现体可以自制一个异常并且将其抛出,这一点与java的方法非常相似。

native method的存在并不会对其他类调用这些本地方法产生任何影响,实际上调用这些方法的其他类甚至不知道它所调用的是一个本地方法。JVM将控制调用本地方法的所有细节。

如果一个含有本地方法的类被继承,子类会继承这个本地方法并且可以用java语言重写这个方法(这个似乎看起来有些奇怪),同样的如果一个本地方法被fianl标识,它被继承后不能被重写。

本地方法非常有用,因为它有效地扩充了jvm。事实上,我们所写的java代码已经用到了本地方法,在sun的java的并发(多线程)的机制实现中,许多与操作系统的接触点都用到了本地方法,这使得java程序能够超越java运行时的界限。有了本地方法,java程序可以做任何应用层次的任务。

二、使用方法

native关键字说明其修饰的方法是一个原生态方法,方法对应的实现不是在当前文件,而是在用其他语言(如C和C++)实现的文件中。Java语言本身不能对操作系统底层进行访问和操作,但是可以通过JNI接口调用其他语言来实现对底层的访问。

JNI是Java本机接口(Java Native Interface),是一个本机编程接口,它是Java软件开发工具箱(Java Software Development Kit,SDK)的一部分。JNI允许Java代码使用以其他语言编写的代码和代码库。Invocation API(JNI的一部分)可以用来将Java虚拟机(JVM)嵌入到本机应用程序中,从而允许程序员从本机代码内部调用Java代码。

不过,对Java外部的调用通常不能移植到其他平台,在applet中还可能引发安全异常。实现本地代码将使您的Java应用程序无法通过100%纯Java测试。但是,如果必须执行本地调用,则要考虑几个准则:

1.将您的所有本地方法都封装到一个类中,这个类调用单个的DLL。对每一种目标操作系统平台,都可以用特定于适当平台的版本的DLL。这样可以将本地代码的影响减少到最小,并有助于将以后所需要的移植问题考虑在内。

2.本地方法尽量简单。尽量使您的本地方法对第三方(包括Microsoft)运行时DLL的依赖减少到最小。使您的本地方法尽量独立,以将加载您的DLL和应用程序所需的开销减少到最小。如果需要运行时DLL,必须随应用程序一起提供。

JNI的书写步骤如下:

  • a.编写带有native声明的方法的Java类
  • b.使用javac命令编译编写的Java类
  • c.使用java -jni ****来生成后缀名为.h的头文件
  • d.使用其他语言(C、C++)实现本地方法
  • e.将本地方法编写的文件生成动态链接库

以下是一个在Java中调用本地C程序的简单的例子:

a.编写HelloWorld.java类

class HelloWorld{

public native void hello();

static{
System.loadLibrary("hello");
}

public static void main(String[] args){

new HelloWorld().hello();
}

}

b.编译

javac HelloWorld.java

c.生成.h文件

javah -jni HelloWorld

生成内容如下:

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

#ifndef _Included_HelloWorld
#define _Included_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: HelloWorld
* Method: hello
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_hello
(JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

第一个参数是调用JNI方法时使用的JNI Environment指针。第二个参数是指向在此Java代码中实例化的Java对象HelloWorld的一个句柄。其他参数是方法本身的参数

d.c实现

#include <jni.h>
#include "HelloWorld.h"
#include <stdio.h>
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_hello(JNIEnv *env,jobject obj){
printf("Hello World!\n");
return;
}

 

其中,第一行是将jni.h文件引入(在%JAVA_HOME%\include目录下),里边有JNIEnv和jobject的定义。

e.编译c实现

这里以在Windows中为例,需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夹下面,使用VC的编译器cl成。

cl -I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll

注意:生成的dll文件名在选项-Fe后面配置,这里是hello,因为在HelloWorld.java文件中我们loadLibary的时候使用的名字是hello。当然这里修改之后那里也需要修改。另外需要将-I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32参数加上,因为在第四步里面编写本地方法的时候引入了jni.h文件。

f.运行程序

java HelloWorld就ok了!

 

© 著作权归作者所有

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