1．    簡介
JNI是Java Native Interface的縮寫，它的設(shè)計(jì)目的是：
?    The standard Java class library may not support the platform-dependent features needed by your application.
?    You may already have a library or application written in another programming language and you wish to make it accessible to Java applications
?    You may want to implement a small portion of time-critical code in a lower-level programming language, such as assembly, and then have your Java application call these functions
2．    JNI的書寫步驟
?    編寫帶有native聲明的方法的java類
?    使用javac命令編譯所編寫的java類
?    使用javah ?jni java類名生成擴(kuò)展名為h的頭文件
?    使用C/C++實(shí)現(xiàn)本地方法
?    將C/C++編寫的文件生成動(dòng)態(tài)連接庫
?    ok
1)    編寫java程序：
這里以HelloWorld為例。
代碼1：
class HelloWorld {
    public native void displayHelloWorld();

    static {
        System.loadLibrary("hello");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        new HelloWorld().displayHelloWorld();
    }
}
聲明native方法：如果你想將一個(gè)方法做為一個(gè)本地方法的話，那么你就必須聲明改方法為native的，并且不能實(shí)現(xiàn)。其中方法的參數(shù)和返回值在后面講述。
Load動(dòng)態(tài)庫：System.loadLibrary("hello");加載動(dòng)態(tài)庫（我們可以這樣理解：我們的方法displayHelloWorld()沒有實(shí)現(xiàn)，但是我們在下面就直接使用了，所以必須在使用之前對它進(jìn)行初始化）這里一般是以static塊進(jìn)行加載的。同時(shí)需要注意的是System.loadLibrary();的參數(shù)“hello”是動(dòng)態(tài)庫的名字。
main()方法
2)    編譯沒有什么好說的了
javac HelloWorld.java
3)    生成擴(kuò)展名為h的頭文件
javah ?jni HelloWorld
頭文件的內(nèi)容：
/* 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:    displayHelloWorld
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
（這里我們可以這樣理解：這個(gè)h文件相當(dāng)于我們在java里面的接口，這里聲明了一個(gè)Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法，然后在我們的本地方法里面實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法，也就是說我們在編寫C/C++程序的時(shí)候所使用的方法名必須和這里的一致）。
4)    編寫本地方法
實(shí)現(xiàn)和由javah命令生成的頭文件里面聲明的方法名相同的方法。
代碼2：
1 #include <jni.h>
2 #include "HelloWorld.h"
3 #include <stdio.h>

4 JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj) 
{
    printf("Hello world!\n");
    return;
}
注意代碼2中的第1行，需要將jni.h（該文件可以在%JAVA_HOME%/include文件夾下面找到）文件引入，因?yàn)樵诔绦蛑械腏NIEnv、jobject等類型都是在該頭文件中定義的；另外在第2行需要將HelloWorld.h頭文件引入（我是這么理解的：相當(dāng)于我們在編寫java程序的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口的話需要聲明才可以，這里就是將HelloWorld.h頭文件里面聲明的方法加以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然不一定是這樣）。然后保存為HelloWorldImpl.c就ok了。
5)    生成動(dòng)態(tài)庫
這里以在Windows中為例，需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夾下面，使用VC的編譯器cl成。
cl -I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll
注意：生成的dll文件名在選項(xiàng)-Fe后面配置，這里是hello，因?yàn)樵贖elloWorld.java文件中我們loadLibary的時(shí)候使用的名字是hello。當(dāng)然這里修改之后那里也需要修改。另外需要將-I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32參數(shù)加上，因?yàn)樵诘谒牟嚼锩婢帉懕镜胤椒ǖ臅r(shí)候引入了jni.h文件。
6)    運(yùn)行程序
teaspjava HelloWorld就ok。^_^

3．    Java類型和本地類型對應(yīng)
在如下情況下，需要在本地方法中應(yīng)用java對象的引用，就會(huì)用到類型之間的轉(zhuǎn)換：
1）    java方法里面將參數(shù)傳入本地方法；
2）    在本地方法里面創(chuàng)建java對象；
3）    在本地方法里面return結(jié)果給java程序。
分為如下兩種情況：
?    Java原始類型
像booleans、integers、floats等從Java程序中傳到本地方法中的原始類型可以直接使用，下面是java中的原始類型和本地方法中的類型的對應(yīng)：
Java類型    本地類型    字節(jié)(bit)
boolean    jboolean      8, unsigned
byte            jbyte             8
char            jchar            16, unsigned
short           jshort          16
int                jint               32
long            jlong            64
float            jfloat             32
double       jdouble        64
void            void              n/a
也就是說如果我在方法中傳進(jìn)去了一個(gè)boolean的參數(shù)的話，那么我在本地方法中就有jboolean類型與之對應(yīng)。同理，如果在本地方法中return一個(gè)jint的話，那么在java中就返回一個(gè)int類型。
?    Java對象
Java對象做為引用被傳遞到本地方法中，所有這些Java對象的引用都有一個(gè)共同的父類型jobject(相當(dāng)于java中的Object類是所有類的父類一樣)。下面是JNI實(shí)現(xiàn)的一些jobject的子類：
 
圖一：jobject子類
4．    本地方法中訪問java程序中的內(nèi)容
1)    訪問String對象：
從java程序中傳過去的String對象在本地方法中對應(yīng)的是jstring類型，jstring類型和c中的char*不同，所以如果你直接當(dāng)做char*使用的話，就會(huì)出錯(cuò)。因此在使用之前需要將jstring轉(zhuǎn)換成為c/c++中的char*，這里使用JNIEnv的方法轉(zhuǎn)換。下面是一個(gè)例子：
代碼3：
    JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine
    (JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)
    {
            char buf[128];
          const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, prompt, 0);
           printf("%s", str);
          (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, prompt, str);
這里使用GetStringUTFChars方法將傳進(jìn)來的prompt（jstring類型）轉(zhuǎn)換成為UTF－8的格式，就能夠在本地方法中使用了。
注意：在使用完你所轉(zhuǎn)換之后的對象之后，需要顯示調(diào)用ReleaseStringUTFChars方法，讓JVM釋放轉(zhuǎn)換成UTF-8的string的對象的空間，如果不顯示的調(diào)用的話，JVM中會(huì)一直保存該對象，不會(huì)被垃圾回收器回收，因此就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存溢出。
下面是訪問String的一些方法：
    ◆GetStringUTFChars將jstring轉(zhuǎn)換成為UTF-8格式的char*
    ◆GetStringChars將jstring轉(zhuǎn)換成為Unicode格式的char*
    ◆ReleaseStringUTFChars釋放指向UTF-8格式的char*的指針
    ◆ReleaseStringChars釋放指向Unicode格式的char*的指針
    ◆NewStringUTF創(chuàng)建一個(gè)UTF-8格式的String對象
    ◆NewString創(chuàng)建一個(gè)Unicode格式的String對象
    ◆GetStringUTFLengt獲取UTF-8格式的char*的長度
    ◆GetStringLength獲取Unicode格式的char*的長度        
2)    訪問Array對象：
和String對象一樣，在本地方法中不能直接訪問jarray對象，而是使用JNIEnv指針指向的一些方法來是用。
?    訪問Java原始類型數(shù)組：
1）    獲取數(shù)組的長度：
代碼4：
            JNIEXPORT jint JNICALL Java_IntArray_sumArray
            (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)
            {
                    int i, sum = 0;
                    jsize len = (*env)->GetArrayLength(env, arr);
如代碼4所示，這里獲取數(shù)組的長度和普通的c語言中的獲取數(shù)組長度不一樣，這里使用JNIEvn的一個(gè)函數(shù)GetArrayLength。
2）    獲取一個(gè)指向數(shù)組元素的指針：
代碼4：
        jint *body = (*env)->GetIntArrayElements(env, arr, 0);
使用GetIntArrayElements方法獲取指向arr數(shù)組元素的指針，注意該函數(shù)的參數(shù)，第一個(gè)是JNIEnv，第二個(gè)是數(shù)組，第三個(gè)是數(shù)組里面第三個(gè)是數(shù)組里面開始的元素
3）    使用指針取出Array中的元素
        代碼5：
                for (i=0; i<len; i++) {
                        sum += body[i];
                }
這里使用就和普通的c中的數(shù)組使用沒有什么不同了
4）    釋放數(shù)組元素的引用
代碼6：
(*env)->ReleaseIntArrayElements(env, arr, body, 0);
和操作String中的釋放String的引用是一樣的，提醒JVM回收arr數(shù)組元素的引用。
                    這里舉的例子是使用int數(shù)組的，同樣還有boolean、float等對應(yīng)的
                    數(shù)組。
                    獲取數(shù)組元素指針的對應(yīng)關(guān)系：
函數(shù)    數(shù)組類型
GetBooleanArrayElements    boolean
GetByteArrayElements    byte
GetCharArrayElements    char
GetShortArrayElements    short
GetIntArrayElements    int
GetLongArrayElements    long
GetFloatArrayElements    float
GetDoubleArrayElements    double
                    釋放數(shù)組元素指針的對應(yīng)關(guān)系：
Function    Array Type
ReleaseBooleanArrayElements    boolean
ReleaseByteArrayElements    byte
ReleaseCharArrayElements    char
ReleaseShortArrayElements    short
ReleaseIntArrayElements    int
ReleaseLongArrayElements    long
ReleaseFloatArrayElements    float
ReleaseDoubleArrayElements    double

?    訪問自定義Java對象數(shù)組
The JNI provides a separate set of functions to access elements of object arrays. You can use these functions to get and set individual object array elements. 
 
Note:  You cannot get all the object array elements at once. 
 
•    GetObjectArrayElement returns the object element at a given index. 
•    SetObjectArrayElement updates the object element at a given index. 
3)    訪問Java對象的方法：
?    在本地方法中調(diào)用Java對象的方法的步驟：
①.    獲取你需要訪問的Java對象的類：
jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, obj);
使用GetObjectClass方法獲取obj對應(yīng)的jclass。
②.    獲取MethodID：
jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "callback", "(I)V");
使用GetMethdoID方法獲取你要使用的方法的MethdoID。其參數(shù)的意義：
env??>JNIEnv
cls??>第一步獲取的jclass
"callback"??>要調(diào)用的方法名
"(I)V"??>方法的Signature
③.    調(diào)用方法：
        (*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid, depth);
使用CallVoidMethod方法調(diào)用方法。參數(shù)的意義：
env??>JNIEnv
obj??>通過本地方法穿過來的jobject
mid??>要調(diào)用的MethodID（即第二步獲得的MethodID）
depth??>方法需要的參數(shù)（對應(yīng)方法的需求，添加相應(yīng)的參數(shù)）
注：這里使用的是CallVoidMethod方法調(diào)用，因?yàn)闆]有返回值，如果有返回值的話使用對應(yīng)的方法，在后面會(huì)提到。
?    方法的Signature
方法的Signature是由方法的參數(shù)和返回值的類型共同構(gòu)成的，下面是他們的結(jié)構(gòu)：
            "(argument-types)return-type"
其中Java程序中參數(shù)類型和其對應(yīng)的值如下：
Signature    Java中的類型
Z    boolean 
B    byte
C    char
S    short
I    int
J    long
F    float
D    double
L fully-qualified-class;     fully-qualified-class 
[ type    type[]
( arg-types ) ret-type    method type
一個(gè)Java類的方法的Signature可以通過javap命令獲取：
javap -s -p Java類名
?    給調(diào)用的函數(shù)傳參數(shù)：
通常我們直接在methodID后面將要傳的參數(shù)添加在后面，但是還有其他的方法也可以傳參數(shù)：
CallVoidMethodV可以獲取一個(gè)數(shù)量可變的列表作為參數(shù)；
CallVoidMethodA可以獲取一個(gè)union。
?    調(diào)用靜態(tài)方法：
就是將第二步和第三步調(diào)用的方法改為對應(yīng)的：
GetStaticMethodID獲取對應(yīng)的靜態(tài)方法的ID
CallStaticIntMethod調(diào)用靜態(tài)方法
?    調(diào)用超類的方法：
用的比較少，自己看啦。^_^。
4)    訪問Java對象的屬性：
訪問Java對象的屬性和訪問Java對象的方法基本上一樣，只需要將函數(shù)里面的Method改為Field即可（當(dāng)然還有不同的地方）。

另外獲取屬性的Signature的命令：
javap -s -p Java類名
5．    捕捉和處理異常
Java里面有很經(jīng)典的try、catch、finally來處理異常，但是在c或者c＋＋里沒有對應(yīng)的異常處理機(jī)制。但是如果一個(gè)方法申明了有異常拋出怎么辦呢？因此在可能出現(xiàn)異常的地方在調(diào)用JNI之后需要檢查異常。為此JNI提供了一些函數(shù)允許呢能夠在有異常的時(shí)候拋出異常。
使用的步驟：
1)    聲明異常
JNI提供了jthrowable作為異常，其聲明如下：
        jthrowable exc; 
2)    在需要檢查異常的地方檢查
exc = (*env)->ExceptionOccurred(env);
3)    判斷exc如果存在就進(jìn)行異常處理
jclass newExcCls;
(*env)->ExceptionDescribe(env);
(*env)->ExceptionClear(env);

newExcCls = (*env)->FindClass(env, "teaspjava/lang/IllegalArgumentException");
if (newExcCls == 0) { /* Unable to find the new exception class, give up. */
    return;
}
(*env)->ThrowNew(env, newExcCls, "thrown from C code");
4)    如果exc不存在就繼續(xù)
6．    局部和全局引用
^_^
7．    線程和本地方法
1)    線程和JNI
有幾個(gè)需要注意的地方：
?    JNI接口的指針JNIEnv*只在該線程內(nèi)有效；
?    不能將局部引用傳到其他的線程；
?    在使用全局引用的時(shí)候請注意同步。
2)    本地方法中的同步
定義同步塊開始
(*env)->MonitorEnter(env, obj);
...                      /* 同步塊 */
定一同步塊結(jié)束
(*env)->MonitorExit(env, obj);
這里就和Java中的
synchronized (obj) {
    ...                   /* synchronized block */
    ...
}
有一樣的效果。
3)    Wait和Notify
Java中的Object.wait、 Object.notify和 and Object.notifyAll在多線程的時(shí)候非常有用，但是JNI沒有支持這幾個(gè)方法。因此如果我們需要使用這些方法的功能的時(shí)候，可以通過調(diào)用Java對象方法的方式來調(diào)用。

全文完。

轉(zhuǎn)自：gee的專欄