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Java 通過JNI呼叫C或者CPP程式碼

網上搜羅到一個JNI的例子,不錯。用cygwin的環境搞了下,在原作上添加了點註釋。

如下:

最近在公司裡做了一個手機的專案,需要JAVA程式在傳送簡訊的時候和第三方的簡訊伺服器連線。簡訊介面是用C++寫的。琢磨了三天,大致搞懂了JNI的主體部分。先將心得整理,希望各位朋友少走彎路。
首先引用一篇文章,介紹一個簡單的JNI的呼叫的過程。
JAVA以其跨平臺的特性深受人們喜愛,而又正由於它的跨平臺的目的,使得它和本地機器的各種內部聯絡變得很少,約束了它的功能。解決JAVA對本地操作的一種方法就是JNI。
JAVA通過JNI呼叫本地方法,而本地方法是以庫檔案的形式存放的(在WINDOWS平臺上是DLL檔案形式,在UNIX機器上是SO檔案形式)。通過呼叫本地的庫檔案的內部方法,使JAVA可以實現和本地機器的緊密聯絡,呼叫系統級的各介面方法。
簡單介紹及應用如下:
一、JAVA中所需要做的工作
在JAVA程式中,首先需要在類中宣告所呼叫的庫名稱,如下:
static {
System.loadLibrary(“goodluck”);
}

在這裡,庫的副檔名字可以不用寫出來,究竟是DLL還是SO,由系統自己判斷。
還需要對將要呼叫的方法做本地宣告,關鍵字為native。並且只需要宣告,而不需要具 體實現。如下:
public native static void set(int i);
public native static int get();
然後編譯該JAVA程式檔案,生成CLASS,再用JAVAH命令,JNI就會生成C/C++的標頭檔案。
例如程式testdll.java,內容為:
public class testdll
{
static
{
System.loadLibrary("goodluck");
}
public native static int get();
public native static void set(int i);
public static void main(String[] args)
{
testdll test = new testdll();
test.set(10);
System.out.println(test.get());
}
}

用javac testdll.java編譯它,會生成testdll.class。
再用javah testdll,則會在當前目錄下生成testdll.h檔案,這個檔案需要被C/C++程式呼叫來生成所需的庫檔案。 testdll.h中方法的名會根據java類所在包的不同而變化。
二、C/C++中所需要做的工作
對於已生成的.h標頭檔案,C/C++所需要做的,就是把它的各個方法具體的實現。然後編譯連線成庫檔案即可。再把庫檔案拷貝到JAVA程式的路徑下面,就可以用JAVA呼叫C/C++所實現的功能了。
接上例子。我們先看一下testdll.h檔案的內容:
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class testdll */
#ifndef _Included_testdll
#define _Included_testdll
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: testdll
* Method: get
* Signature: ()I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass);
/*
* Class: testdll
* Method: set
* Signature: (I)V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
在具體實現的時候,我們只關心兩個函式原型
JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass); 和
JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint);
這裡JNIEXPORT和JNICALL都是JNI的關鍵字,表示此函式是要被JNI呼叫的。而jint是以JNI為中介使JAVA的int型別與本地的int溝通的一種型別,我們可以視而不見,就當做int使用。函式的名稱是JAVA_再加上java程式的package路徑再加函式名組成的。引數中,我們也只需要關心在JAVA程式中存在的引數,至於JNIEnv*和jclass我們一般沒有必要去碰它。
好,下面我們用testdll.cpp檔案具體實現這兩個函式:
#include "testdll.h"
int i = 0;
JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass)
{
return i;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint j)
{
i = j;
}
編譯連線成庫檔案,本例是在WINDOWS下做的,生成的是DLL檔案。並且名稱要與JAVA中需要呼叫的一致,這裡就是goodluck.dll 。把goodluck.dll拷貝到testdll.class的目錄下,java testdll執行它,就可以觀察到結果了。

//我是通過在windows PATH變數中新增上指向goodluck.dll所在目錄的路徑來完成的。

我的專案比較複雜,需要呼叫動態連結庫,這樣在JNI傳送引數到C程式時,需要對引數進行處理轉換。才可以被C程式識別。
大體程式如下:
public class SendSMS {
static
{
System.out.println(System.getProperty("java.library.path"));// verify if the PATH includes the path of goodluck.dll .
System.loadLibrary("sms");
}
public native static int SmsInit();
public native static int SmsSend(byte[] mobileNo, byte[] smContent);
}

在這裡要注意的是,path裡一定要包含類庫的路徑,否則在程式執行時會丟擲異常:
java.lang.UnsatisfiedLinkError: no sms in java.library.path
at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1491)
at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:788)
at java.lang.System.loadLibrary(System.java:834)
at com.mobilesoft.sms.mobilesoftinfo.SendSMS.<clinit>(SendSMS.java:14)
at com.mobilesoft.sms.mobilesoftinfo.test.main(test.java:18)
Exception in thread "main"
指引的路徑應該到.dll檔案的上一級,如果指到.dll,則會報:
java.lang.UnsatisfiedLinkError: C:/sms.dll: Can't find dependent libraries
at java.lang.ClassLoader$NativeLibrary.load(Native Method)
at java.lang.ClassLoader.loadLibrary0(ClassLoader.java:1560)
at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1485)
at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:788)
at java.lang.System.loadLibrary(System.java:834)
at com.mobilesoft.sms.mobilesoftinfo.SendSMS.<clinit>(SendSMS.java:14)
at com.mobilesoft.sms.mobilesoftinfo.test.main(test.java:18)
Exception in thread "main"
通過編譯,生成com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS.h標頭檔案。這個標頭檔案就是Java和C之間的紐帶。要特別注意的是方法中傳遞的引數jbyteArray,這在接下來的過程中會重點介紹。
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS */
#ifndef _Included_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
#define _Included_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
* Method: SmsInit
* Signature: ()I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsInit
(JNIEnv *, jclass);
/*
* Class: com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
* Method: SmsSend
* Signature: ([B[B)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsSend
(JNIEnv *, jclass, jbyteArray, jbyteArray);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

對於我要呼叫的C程式的動態連結庫,C程式也要提供一個頭檔案,sms.h。這個檔案將要呼叫的方法羅列了出來。
/*
* SMS API
* Author: yippit
* Date: 2004.6.8
*/
#ifndef MCS_SMS_H
#define MCS_SMS_H
#define DLLEXPORT __declspec(dllexport)
/*sms storage*/
#define SMS_SIM 0
#define SMS_MT 1
/*sms states*/
#define SMS_UNREAD 0
#define SMS_READ 1
/*sms type*/
#define SMS_NOPARSE -1
#define SMS_NORMAL 0
#define SMS_FLASH 1
#define SMS_MMSNOTI 2
typedef struct tagSmsEntry {
int index; /*index, start from 1*/
int status; /*read, unread*/
int type; /*-1-can't parser 0-normal, 1-flash, 2-mms*/
int storage; /*SMS_SIM, SMS_MT*/
char date[24];
char number[32];
char text[144];
} SmsEntry;
DLLEXPORT int SmsInit(void);
DLLEXPORT int SmsSend(char *phonenum, char *content);
DLLEXPORT int SmsSetSCA(char *sca);
DLLEXPORT int SmsGetSCA(char *sca);
DLLEXPORT int SmsSetInd(int ind);
DLLEXPORT int SmsGetInd(void);
DLLEXPORT int SmsGetInfo(int storage, int *max, int *used);
DLLEXPORT int SmsSaveFlash(int flag);
DLLEXPORT int SmsRead(SmsEntry *entry, int storage, int index);
DLLEXPORT int SmsDelete(int storage, int index);
DLLEXPORT int SmsModifyStatus(int storage, int index); /*unread -> read*/
#endif

在有了這兩個標頭檔案之後,就可以進行C程式的編寫了。也就是實現對JNI呼叫的兩個方法。在網上的資料中,由於呼叫的方法實現的都比較簡單,(大多是列印字串等)所以避開了JNI中最麻煩的部分,也是最關鍵的部分,引數的傳遞。由於Java和C的編碼是不同的,所以傳遞的引數是要進行再處理,否則C程式是會對引數在編譯過程中提出警告,例如;warning C4024: 'SmsSend' : different types for formal and actual parameter 2等。
Sms.c的程式如下:
#include "sms.h"
#include "com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS.h"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsInit(JNIEnv * env, jclass jobject)
{
return SmsInit();

//由於世紀上sms.c中併為實現smsInit這個方法,因此這裡直接return 就可以了;呼叫smsInit會提示方法引用未定義。undefined reference to `_SmsInit'

}

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsSend(JNIEnv * env, jclass jobject, jbyteArray mobileno, jbyteArray smscontent)
{
char * pSmscontent ;
//jsize theArrayLengthJ = (*env)->GetArrayLength(env,mobileno);
jbyte * arrayBody = (*env)->GetByteArrayElements(env,mobileno,0);
char * pMobileNo = (char *)arrayBody;
printf("[%s]/n ", pMobileNo);
//jsize size = (*env)->GetArrayLength(env,smscontent);// 這裡可以返回資料的長度,包括一個結尾0.
arrayBody = (*env)->GetByteArrayElements(env,smscontent,0);
pSmscontent = (char *)arrayBody;
printf("<%s>/n", pSmscontent);
return SmsSend(pMobileNo,pSmscontent);

//同上面Init,直接return即可,比如return 2;
}

對於C或C++,在程式上是會有稍微的不同,這可以由讀者對其進行適當的修改。這裡要注意的是GetArrayLength,GetByteArrayElements等這些JNI中已經包含的方法,這些方法是專門對轉換引數型別而提供的。具體的方法有很多,在下一篇中會做專門的介紹。
在完成了上述的檔案後,可以對sms.c進行編譯,生成.dll檔案(建議在release中編譯,這樣動態連結庫的容積會比較小!)
完成.dll檔案的編譯後,就可以在Java中呼叫C程式中的方法了。例如檔案test.java
public class test {
public test() {
}
public static void main(String[] args) {
byte[] mobileno = {
0x31, 0x33, 0x36, 0x36, 0x31, 0x36, 0x33, 0x30, 0x36, 0x36, 0x37, 0x00};
String smscontentemp = "早上好";
byte[] temp = {0};
try {
byte[] smscontentdb = smscontentemp.getBytes("gbk");
byte[] smscontent = new byte[smscontentdb.length + temp.length];
System.arraycopy(smscontentdb, 0, smscontent, 0, smscontentdb.length);
System.arraycopy(temp, 0, smscontent, smscontentdb.length, temp.length);
SendSMS sendSMS = new SendSMS();
sendSMS.SmsInit();
if (sendSMS.SmsSend(mobileno, smscontent) >= 0) {
System.out.println("chenggong !");
}
else {
System.out.println("shibai !");
}
}catch (Exception ex) {}
}
}

在這個檔案中要注意的有一點,就是在傳遞位元組陣列到C程式中時,最後的結尾一定要以0結束。這是一個偷懶的做法,不過是個有效的做法。因為大多數情況下,介面是由第三方提供的。所以我們一般是不知道在C的方法裡,具體是怎麼處理引數的。而C又是要求陣列是有長度。所以,在Java中,如果你不想寫程式傳陣列的長度,那麼在陣列中以0結尾就是最方便的方法了。當然,如果有更好的方法也希望大家提出。
到這裡,一個完整的Java通過JNI呼叫動態連結庫的程式就完成了。實際上也不是很複雜。只要多注意一下細節,是很容易得出來的。

附:Makefile定義

NAME_CORE = sms
SRC = ${NAME_CORE}.c
OBJS = ${NAME_CORE}.o
TARGET = ${NAME_CORE}..dll
$(TARGET):  $(SRC)
    gcc -DBUILD_DLL -c $(SRC)
    gcc -shared -o ../$(TARGET) $(OBJS) -Wl,--out-implib,${NAME_CORE}lib.a -mno-cygwin
all:$(TARGET)
clean:
    rm -f $(OBJS) $(TARGET) ${NAME_CORE}lib.a

這裡是編譯使用的gcc。使用g++會有base operand of `->' has non-pointer type `_Jv_JNIEnv'的錯誤提示。但是testdll的程式碼是可以拿g++來做的