java嵌入c,c++程序指南

jack_gogo 12年前發布 | 104K 次閱讀 java嵌入c c++程序指南 C/C++開發

java中調用c(c++)寫的dll文件的實現及步驟

JNI使用技巧點滴
本文為在 32 位 Windows 平臺上實現 Java 本地方法提供了實用的示例、步驟和準則。本文中的示例使用 Sun Microsystems 公司創建的 Java Development Kit (JDK) 版本 1.4.1。用 C 語言編寫的本地代碼是用 Microsoft Visual C++ 6.0編譯器編譯生成。
簡介
近日，由于項目需要，要在WEB頁面實現圖像轉換功能，而VC在圖像轉換方面有著得天獨厚的優勢。我們首先用VC封裝出圖像轉換的DLL，然后用JAVA的本地化方法JNI調用用于圖像轉換的DLL，最后用JavaBean調用JNI生成的DLL。
通過近幾天在網上找資料和自己的摸索，收獲很多，現總結如下，讓以后做這方面的人少走彎路。
一. JAVA部分
1. 無包的情況：
實例一：
public class MyNative
{
static
{
System.loadLibrary( "MyNative" );
}
public native static void HelloWord();
public native static String cToJava();
}
說明：
1)在JAVA程序中，首先需要在類中聲明所調用的庫名稱System.loadLibrary( String libname );，在庫的搜尋路徑中定位這個庫。定位庫的具體操作依賴于操作系統。在windows下，首先從當前目錄查找，然后再搜尋”PATH”環境變量列出的目錄。如果找不到該庫，則會拋出UnsatisfiedLinkError。
2)這里加載的是JNI生成的DLL，而不是其他生成的DLL的名稱。在這里，庫的擴展名字可以不用寫出來，究竟是DLL還是SO，由系統自己判斷。
3) 還需要對將要調用的方法做本地聲明，關鍵字為native。并且只需要聲明，而不需要具體實現。實現放在C中實現，稍后將做說明。
4)如果加了static，表明是靜態方法。如果不加，表明是一般的方法。加與不加，生成的頭文件中有一個參數不同。稍后將做說明。
現在開始編譯它:
用javac MyNative.h編譯它，生成對應的class文件。
用javah MyNative ，就會生成對應的MyNative.h頭文件。剩下的是就開始交給VC來完成了（我們用VC來實現對應的C實現部分）。
2. 有包的情況：
實例二：
package com..myNative;
public class MyNative
{
static
{
System.loadLibrary( "MyNative" );
}
public native static void HelloWord();
public native static String cToJava();
}
其他與上面相同，就是在用javac和javah時有所不同。對于有包的情況一定要注意這一點，開始時我的程序始終運行都不成功，問題就出在這里。
javac ./com/myNative/MyNative.java
javah com.myNative.MyNative
上面一句就不用解釋了。對下面的一句解釋一下：本類的前面均是包名。這樣生成的頭文件就是：com.myNative.MyNative.h。開始時，在這種情況下我用javah MyNative生成的頭文件始終是MyNative.h。在網上查資料時，看見別人的頭文件名砸那長，我的那短。但不知道為什么，現在大家和我一樣知道為什么了吧。：）。有時還需要帶上路徑。具體查看javah的語法。
二．C實現部分
剛才用javah MyNative生成的MyNative.h頭文件內容如下：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class MyNative */
#ifndef _Included_MyNative
#define _Included_MyNative
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: MyNative
* Method: HelloWord
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord (JNIEnv *, jclass);
/*
* Class: MyNative
* Method: cToJava
* Signature: ()Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava (JNIEnv *, jclass);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
接下來,就是如何實現它了。其實，用JNI作出的東西也是DLL，被JAVA所調用。
在具體實現的時候，我們只關心兩個函數原型：
JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *, jclass);和 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava(JNIEnv *, jclass);
現在讓我們開始激動人心的第一步吧 : ) 。在project里面選擇win32 Dynamic-link Library，然后點擊下一步，其余的取默認。如果不取默認的，將會有dllmain()函數。取空DLL工程的話，將無這個函數。我在這里取的是空。
然后選擇new->File->C++ Source File，生成一個空*.cpp文件。我們把他取名為MyNative。把 JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *, jclass);和 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava(JNIEnv *, jclass);拷貝到CPP 文件中去。然后把頭文件包含進來。
生成的MyNative.cpp內容如下：
#include
#include "MyNative.h"
JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord (JNIEnv *env, jclass jobject)
{
printf("hello word!\n");
}
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJavaJNIEnv *env, jclass obj)
{
jstring jstr;
char str[]="Hello,word!\n";
jstr=env->NewStringUTF(str);
return jstr;
}
在編譯前一定要注意下列情況。
注意：一定要把SDK中的include文件夾中(和它下面的win32文件夾下的頭文件)的幾個頭文件拷貝到VC的include文件夾中。或者在VC的tools\options\directories中設置，把頭文件給包含進來。
對程序的一點解釋：
1)前文不是說過，加了static和不加只是一個參數的區別嗎。就是jclass的不同，不加static這里就是jobject。也就是 JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *env, jobject obj)。
2)這里JNIEXPORT和JNICALL都是JNI的關鍵字，表示此函數是要被JNI調用的。而 jstring是以JNI為中介使JAVA的String類型與本地的string溝通的一種類型，我們可以視而不見，就當做String使用(具體對應見表一)。函數的名稱是JAVA_再加上java程序的package路徑再加函數名組成的（參見有包的情況）。參數中，我們也只需要關心在JAVA程序中存在的參數，至于JNIEnv*和jclass我們一般沒有必要去碰它。
3)NewStringUTF()是JNI函數，從一個包含UTF格式編碼字符的char類型數組中創建一個新的jstring對象。
4) 以上程序片斷jstr=env->NewStringUTF(str);是C++中的寫法，不必使用env指針。因為JNIEnv函數的C ++版本包含有直接插入成員函數，他們負責查找函數指針。而對于C的寫法，應改為：jstr=(*env)->NewStringUTF(env, str);因為所有JNI函數的調用都使用env指針，它是任意一個本地方法的第一個參數。env指針是指向一個函數指針表的指針。因此在每個JNI函數訪問前加前綴(*env)->，以確保間接引用函數指針。
在C和Java編程語言之間傳送值時，需要理解這些值類型在這兩種語言間的對應關系。這些都在頭文件jni.h中，用typedef語句聲明了這些類在目標平臺上的代價類。頭文件也定義了常量如：JNI_FALSE=0 和JNI_TRUE=1;
表一說明了Java類型和C類型之間的對應關系。
表一 Java類型和C類型
Java編程語言 C編程語言字節
boolean jboolean 1
byte jbyte 1
char jchar 2
short jshort 2
int jint 4
long jlong 8
float jfloat 4
double jdouble 8

現在開始對所寫的程序進行編譯。選擇build->rebuild all對所寫的程序進行編譯。點擊build->build MyNative.DLL生成DLL文件。
也可以用命令行cl來編譯。具體參看其他書籍。
再次強調（曾經為這個東西大傷腦筋）：DLL放置地方
1) 當前目錄。
2) 放在path所指的路徑中
3) 自己在path環境變量中設置一個路徑，要注意所指引的路徑應該到.dll文件的上一級，如果指到.dll，則會報錯。
下面就開始測試我們的所寫的DLL吧（假設DLL已放置正確）。
public class mytest
{
public static void main(String[] args)
{
MyNative a=new MyNative();
a.HelloWord();
System.out.println(a.cToJava());
}
}
注意也要把MyNative.class放在與mytest.java同一個路徑下。現在開始編譯運行mytest，是不是在DOS窗口上輸出：
Hello word!
Hello,world!
以上是我們通過JNI方法調用的一個簡單C程序。但在實際情況中要比這復雜的多。特別是在通過JNI調用其他DLL時，還有很多的地方需要注意。
現在開始來討論包含包的情況，步驟與上面的相同，只是有一點點不同。我們來看其中的一個函數。
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_MyNative_MyNative_HelloWord (JNIEnv *env, jclass jobject)
{
printf("hello word!\n");
}
我們來觀察函數名稱。函數的名稱是JAVA_再加上java程序的package路徑再加函數名組成的。現在這句話應該理解了吧。
我們也寫一個程序來測試包含包的情況。程序略。
javac ./com/MyNative/mytest.java
java mytest
是不是在DOS窗口上也顯示同樣的內容：）。
從 Java 程序調用 C 或 C ++ 代碼的過程由六個步驟組成。我們將在下面幾頁中深入討論每個步驟，但還是先讓我們迅速地瀏覽一下它們。

編寫 Java 代碼。我們將從編寫 Java 類開始，這些類執行三個任務：聲明將要調用的本機方法；裝入包含本機代碼的共享庫；然后調用該本機方法。

編譯 Java 代碼。在使用 Java 類之前，必須成功地將它們編譯成字節碼。

創建 C/C++ 頭文件。C/C++ 頭文件將聲明想要調用的本機函數說明。然后，這個頭文件與 C/C++ 函數實現（請參閱步驟 4）一起來創建共享庫（請參閱步驟 5）。

編寫 C/C++ 代碼。這一步實現 C 或 C++ 源代碼文件中的函數。C/C++ 源文件必須包含步驟 3 中創建的頭文件。

創建共享庫文件。從步驟 4 中創建的 C 源代碼文件來創建共享庫文件。

運行 Java 程序。運行該代碼，并查看它是否有用。我們還將討論一些用于解決常見錯誤的技巧。

步驟 1：編寫 Java 代碼第 3 頁（共16 頁）

我們從編寫 Java 源代碼文件開始，它將聲明本機方法（或方法），裝入包含本機代碼的共享庫，然后實際調用本機方法。

這里是名為 Sample1.java 的 Java 源代碼文件的示例：

1. public class Sample1
2. {
3. public native int intMethod(int n);
4. public native boolean booleanMethod(boolean bool);
5. public native String stringMethod(String text);
6. public native int intArrayMethod(int[] intArray);
7.
8. public static void main(String[] args)
9. {
10. System.loadLibrary("Sample1");
11. Sample1 sample = new Sample1();
12. int square = sample.intMethod(5);
13. boolean bool = sample.booleanMethod(true);
14. String text = sample.stringMethod("JAVA");
15. int sum = sample.intArrayMethod(
16. new int[]{1,1,2,3,5,8,13} );
17.
18. System.out.println("intMethod: " + square);
19. System.out.println("booleanMethod: " + bool);
20. System.out.println("stringMethod: " + text);
21. System.out.println("intArrayMethod: " + sum);
22. }
23. }

第二步接下來，我們需要將 Java 代碼編譯成字節碼。完成這一步的方法之一是使用隨 SDK 一起提供的 Java 編譯器 javac。用來將 Java 代碼編譯成字節碼的命令是：

javac Sample1.java

第三步是創建 C/C++ 頭文件，它定義本機函數說明。完成這一步的方法之一是使用 javah.exe，它是隨 SDK 一起提供的本機方法 C 存根生成器工具。這個工具被設計成用來創建頭文件，該頭文件為在 Java 源代碼文件中所找到的每個 native 方法定義 C 風格的函數。這里使用的命令是：

javah Sample1
第四步當談到編寫 C/C++ 函數實現時，有一點需要牢記：說明必須和 Sample1.h 的函數聲明完全一樣。我們將研究用于 C 實現和 C++ 實現的完整代碼，然后討論兩者之間的差異
以下是 Sample1.c，它是用 C 編寫的實現：

1. #include "Sample1.h"
2. #include <string.h>
3.
4. JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intMethod
5. (JNIEnv *env, jobject obj, jint num) {
6. return num * num;
7. }
8.
9. JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Sample1_booleanMethod
10. (JNIEnv *env, jobject obj, jboolean boolean) {
11. return !boolean;
12. }
13.
14. JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Sample1_stringMethod
15. (JNIEnv *env, jobject obj, jstring string) {
16. const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, string, 0);
17. char cap[128];
18. strcpy(cap, str);
19. (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, string, str);
20. return (*env)->NewStringUTF(env, strupr(cap));
21. }
22.
23. JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intArrayMethod
24. (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray array) {
25. int i, sum = 0;
26. jsize len = (*env)->GetArrayLength(env, array);
27. jint *body = (*env)->GetIntArrayElements(env, array, 0);
28. for (i=0; i<len; i++)
29. { sum += body[i];
30. }
31. (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, array, body, 0);
32. return sum;
33. }
34.
35. void main(){}

步驟 5：創建共享庫文件第 13 頁（共16 頁）

接下來，我們創建包含本機代碼的共享庫文件。大多數 C 和 C++ 編譯器除了可以創建機器代碼可執行文件以外，也可以創建共享庫文件。用來創建共享庫文件的命令取決于您使用的編譯器。下面是在 Windows 和 Solaris 系統上執行的命令。

Windows： cl -Ic:\jdk\include -Ic:\jdk\include\win32 -LD Sample1.c -FeSample1.dll
Solaris： cc -G -I/usr/local/jdk/include -I/user/local/jdk/include/solaris Sample1.c -o Sample1.so

最后一步是運行 Java 程序，并確保代碼正確工作。因為必須在 Java 虛擬機中執行所有 Java 代碼，所以需要使用 Java 運行時環境。完成這一步的方法之一是使用 java，它是隨 SDK 一起提供的 Java 解釋器。所使用的命令是：

java Sample1

當運行 Sample1.class 程序時，應該獲得下列結果：

PROMPT>java Sample1
intMethod: 25
booleanMethod: false
stringMethod: JAVA
intArrayMethod: 33

PROMPT>

來自ibm的jni教程
關鍵字：C++創建Java虛擬機 C函數調用java方法 java調用C\C++函數 JNI機制參數傳遞

畢業設計到了最后階段，沒想到遇到了技術上的難題。java里調用C函數的方法比較簡單，就是JNI機制。但是要在C\C++里面調用java類，覺得這里有一些有關java底層實現即java虛擬機的有趣問題，比較難。現在就把java與C++的相互調用的方法，實現過程詳細寫下來。

首先，java調用C函數這個過程，《JNI機制》已有講述，這里不再詳述。現在說說參數傳遞的方法。一個類型的參數在JNI過程中要經過兩次映射。比如在java程序里是int類型，JNI里對應就是jint類型，到了C++程序里相應轉為本地類型int，如下表。

Java類型本地類型描述
boolean jboolean C/C++8位整型
byte jbyte C/C++帶符號的8位整型
char jchar C/C++無符號的16位整型
short jshort C/C++帶符號的16位整型
int jint C/C++帶符號的32位整型
long jlong C/C++帶符號的64位整型e
float jfloat C/C++32位浮點型
double jdouble C/C++64位浮點型
> String jstring 字符串對象
Object[] jobjectArray 任何對象的數組
boolean[] jbooleanArray 布爾型數組
byte[] jbyteArray 比特型數組
char[] jcharArray 字符型數組
short[] jshortArray 短整型數組
int[] jintArray 整型數組
long[] jlongArray 長整型數組
float[] jfloatArray 浮點型數組
double[] jdoubleArray 雙浮點型數組
表一 JNI類型映射

此外，我們還可以把數組作為參數進行傳遞。如函數：
JNIEXPORT void JNICALL Java_pakage_class(JNIEnv *env, jobject, jintArray i){
//class在java中定義為native void class(int[] i);
jint* pi = (env)->GetIntArrayElements(i, 0 );//相當于獲取數組首地址
jsize len = (env)->GetArrayLength(i);//獲取數組長度
…
(env)->ReleaseIntArrayElements(i, pi, 0 );//用完后釋放指針
}

函數 Java數組類型本地類型
GetBooleanArrayElements jbooleanArray jboolean
GetByteArrayElements jbyteArray jbyte
GetCharArrayElements jcharArray jchar
GetShortArrayElements jshortArray jshort
GetIntArrayElements jintArray jint
GetLongArrayElements jlongArray jlong
GetFloatArrayElements jfloatArray jfloat
GetDoubleArrayElements jdoubleArray jdouble
表二 JNI數組存取函數

其次，我們來看看在C++中如何調用訪問Java的屬性和方法。Java程序必須運行在java虛擬機上。Java程序啟動時會加載java虛擬機。在 jdk1.4\jre\bin目錄下，大家可以看到client和server兩個文件夾，里面都是jvm.dll。它們都是加載虛擬機的庫函數。兩者有區別，但只是性能上的區別。如果我們自己加載的話，任何一個都可以。

C++中加載虛擬機：
添加設置以下兩個include路徑， JDK\INCLUDE； JDK\INCLUDE\WIN32

#define JNI_VERSION_1_4 0x00010004
#pragma comment (lib,"jvm.lib")
＃i nclude
＃i nclude
typedef jint (JNICALL *JNICreatePROC)(JavaVM **, void **, void *);
main（）{
JavaVM *jvm;
JNIEnv *env;
JavaVMInitArgs vm_args;
JavaVMOption options[3];
vm_args.version=JNI_VERSION_1_4;
/*設置初始化參數*/
options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE";
/*類路徑，相對或絕對，可設多個，分號隔開*/
options[1].optionString = "-Djava.class.path=C:\\dijk\\JNI_Workplace\\MyCap\\MyCap\\Debug;.;..;";
options[2].optionString = " ";
vm_args.nOptions =3;
vm_args.options = options;
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
//------------------------------加載jvm：
HINSTANCE jvmDll = LoadLibrary(“jdk1.4\\jre\\bin\\server\\jvm.dll”);
if (jvmDll == NULL) printf("加載JVM動態庫錯誤。%l", ::GetLastError());
//查找JNI_CreateJavaVM過程。
JNICreatePROC jvmCreateProc = (JNICreatePROC)GetProcAddress(jvmDll, "JNI_CreateJavaVM");
if (jvmCreateProc == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf("查找JNI_CreateJavaVM過程錯誤。%l", ::GetLastError());
}
//創建JVM：

int res = (jvmCreateProc)(&jvm, (void **)&env, &vm_args);
if (res < 0 || jvm == NULL || env == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf( "創建JVM發生錯誤。");
}
//---------------------------------------------------------------------------------
j>FindClass(“pakage/class”);//加載啟動類
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || jcl == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf("加載啟動類失敗。");
}
jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(jcl, “methodname” , "([Ljava/lang/String;"V);//此處的參數意義見注解1
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || mid == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf("查找啟動方法失敗。");
}
//-------------------------調用方法：
env-> CallStaticObjectMethod( jcl, mid); //第3，4…參數就是被調方法的參數
FreeLibrary(jvmDll);
}

注解1：methodname是java方法名，第三個參數可以這樣得到：命令行下：
javap –p –s class> 雙引號里頭的就可以作為相應的參數。

注解2：GetStaticMethodID，CallStaticObjectMethod都是對靜態成員而言，非靜態成員對應GetMethodID，CallObjectMethod

到此為止，Java與C++的相互調用就實現了。朋友們請想一想，如果java本地方法的C++函數實現中，又調用java的方法，那該怎么辦呢？這里面關系好象比較復雜，繞來繞去很容易讓人糊涂。先寫出源碼：
Java程序：

import javax.swing.*;
public > static {
System.loadLibrary("mydll");
}
public native static int get();
public native static void set(int i);//有待c實現的方法
public static void fuction(int i){ // static
System.out.println("I am java fuction "+i);
JFrame j=new JFrame();
j.setVisible(true);
}
public static void main(String[] args)
{
myjava my=new myjava();
my.set(10);
System.out.println(my.get());//調用c實現的方法
my.fuction(1);
}
}

javac生成myjava.class,javah myjava生成myjava.h。myjava.h內容大致如下：
JNIEXPORT jint JNICALL Java_myjava_get
(JNIEnv *, jclass);
JNIEXPORT void JNICALL Java_myjava_set
(JNIEnv *, jclass, jint);

新建動態鏈接庫工程mydll，添加myjava頭文件，添加mydll.cpp。mydll.cpp源碼如下：

＃i nclude "myjava.h"
int i=0;
JNIEXPORT jint JNICALL Java_myjava_get(JNIEnv *, jclass)
{
return i;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_myjava_set(JNIEnv *env, jclass, jint j)
{
i=j;
//啟動類
const char StartClass[] = "myjava";
//啟動方法
const char StartMethod[] = "fuction";
j>FindClass(StartClass);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || jcl == NULL) {
printf("加載啟動類失敗。");
return;
}
//啟動方法
jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(jcl, StartMethod , "(I)V");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || mid == NULL) {
printf("查找啟動方法失敗。");
return ;
}
env-> CallStaticObjectMethod( jcl, mid,9);
return ;
}

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