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通过本章可以了解c文件如何使用java复杂的数据类型。
从Java 1.1开始,Java Native Interface (JNI)标准成为java平台的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言,尤其是C和C++而设计 的,但是它并不妨碍你使用其他语言,只要调用约定受支持就可以了。让我们看一些使用JNI的简单例子吧。
使用java与本地已编译的代码交互,通常会丧失平台可移植性。但是,有些情况下这样做是可以接受的,甚至是必须的,比如,使用一些旧的库,与硬件、操作系统进行交互,或者为了提高程序的性能。JNI标准至少保证本地代码能工作在任何Java 虚拟机实现下。
开始:
如果你习惯了使用JNI,你就不会觉得它难了。既然本地方法是由其他语言实现的,它们在Java中没有函数体。但是,所有本地代码必须用本地关键词 声明,成为Java类的成员。清单A演示了一个简单的类,它申明了一个本地的(native),静态的(static)方法:sum。
写完了你的Java类,接下来就要写本地代码。本地方法符号提供一个满足约定的头文件,使用Java工具可以很容易地创建它而不用手动去创建。你对 Java的class文件使用javah命令,就会为你生成一个对应的C/C++头文件。清单B就是为清单A的Test1类创建的头文件。注意:它创建了 一个C/C++函数:Java_Test1_sum。
执行本地方法:
一旦你有了这个头文件,你就需要写头文件对应的本地方法,就像我在清单C做的那样。注意:所有的本地方法的第一个参数都是指向JNIEnv结构的。 这个结构是用来调用JNI函数的,(我会在另一个章节中讨论)。第二个参数jclass的意义,要看方法是不是静态的(static)或者实例 (Instance)的。前者,jclass代表一个类对象的引用,而后者是被调用的方法所属对象的引用。最后的两个jint参数表示了Java方法的 int参数。
返回值和参数类型根据等价约定映射到本地C/C++类型,如表A所示。有些类型,如清单B里面的两个jint参数,在本地代码中可直接使用,而其他类型只有通过JNI调用操作。
表A
Java类型 |
本地类型 |
描述 |
boolean |
jboolean |
C/C++8位整型 |
byte |
jbyte |
C/C++带符号的8位整型 |
char |
jchar |
C/C++无符号的16位整型 |
short |
jshort |
C/C++带符号的16位整型 |
int |
jint |
C/C++带符号的32位整型 |
long |
jlong |
C/C++带符号的64位整型e |
float |
jfloat |
C/C++32位浮点型 |
double |
jdouble |
C/C++64位浮点型 |
Object |
jobject |
任何Java对象,或者没有对应java类型的对象 |
Class |
jclass |
Class对象 |
String |
jstring |
字符串对象 |
Object[] |
jobjectArray |
任何对象的数组 |
boolean[] |
jbooleanArray |
布尔型数组 |
byte[] |
jbyteArray |
比特型数组 |
char[] |
jcharArray |
字符型数组 |
short[] |
jshortArray |
短整型数组 |
int[] |
jintArray |
整型数组 |
long[] |
jlongArray |
长整型数组 |
float[] |
jfloatArray |
浮点型数组 |
double[] |
jdoubleArray |
双浮点型数组 |
※ JNI类型映射
最后一步是把本地代码编译成共享库(比如,UNIX的so文件,Windows的dll文件)。在Java中调用方法前,共享库须通过System.loadLibrary导入。最常用的方式是在类的静态(static)初始化器里做这这个工作。
在本地代码中访问JNI
我举的例子很简单,并不能满足演示怎样写JNI方法的目标。现在,让我们看一些高级的,通过JNIEnv结构使用非简单类型的例子。
JNI通过函数的形式提供了很多功能,供本地代码通过指向JNIEnv结构的指针调用;它作为第一个参数传递给每个本地方法。JNI函数的调用有下面几种格式(这里,假设env是指向JNIEnv的指针):
//C 格式
(*env)-><jni function>( env, <parameters> )
//C++ 格式
env-><jni function>( < parameters> )
这篇文章中接下来的例子我将会用C++格式。
使用数组:
JNI通过JNIEnv提供的操作Java数组的功能。它提供了两个函数:一个是操作java的简单型数组的,另一个是操作对象类型数组的。
因为速度的原因,简单类型的数组作为指向本地类型的指针暴露给本地代码。因此,它们能作为常规的数组存取。这个指针是指向实际的Java数组或者Java数组的拷贝的指针。另外,数组的布置保证匹配本地类型。
为了存取Java简单类型的数组,你就要要使用GetXXXArrayElements函数(见表B),XXX代表了数组的类型。这个函数把Java数组看成参数,返回一个指向对应的本地类型的数组的指针。
表B
函数 |
Java数组类型 |
本地类型 |
GetBooleanArrayElements |
jbooleanArray |
jboolean |
GetByteArrayElements |
jbyteArray |
jbyte |
GetCharArrayElements |
jcharArray |
jchar |
GetShortArrayElements |
jshortArray |
jshort |
GetIntArrayElements |
jintArray |
jint |
GetLongArrayElements |
jlongArray |
jlong |
GetFloatArrayElements |
jfloatArray |
jfloat |
GetDoubleArrayElements |
jdoubleArray |
jdouble |
JNI数组存取函数
当你对数组的存取完成后,要确保调用相应的ReleaseXXXArrayElements函数,参数是对应Java数组和 GetXXXArrayElements返回的指针。如果必要的话,这个释放函数会复制你做的任何变化(这样它们就反射到java数组),然后释放所有相 关的资源。
为了使用java对象的数组,你必须使用GetObjectArrayElement函数和SetObjectArrayElement函数,分别去get,set数组的元素。GetArrayLength函数会返回数组的长度。
清单D包含了一个简单的类,它演示了本地代码如何使用Java数组。这个本地实现循环遍历一个整型(int)数组,返回这些元素的总和。为简单起见,这个清单包含了java代码和本地实现。我已经省略了头文件,它可以很方便地通过javah得到。
在本地代码中访问JNI
使用对象
详细请参照:Jni学习三:jni使用对象详解
JNI提供的另外一个功能是在本地代码中使用Java对象。通过使用合适的JNI函数,你可以创建Java对象,get、set 静态(static)和实例(instance)的域,调用静态(static)和实例(instance)函数。JNI通过ID识别域和方法,一个域或 方法的ID是任何处理域和方法的函数的必须参数。
表C列出了用以得到静态(static)和实例(instance)的域与方法的JNI函数。每个函数接受(作为参数)域或方法的类,它们的名称,符号和它们对应返回的jfieldID或jmethodID。
表C
函数 |
描述 |
GetFieldID |
得到一个实例的域的ID |
GetStaticFieldID |
得到一个静态的域的ID |
GetMethodID |
得到一个实例的方法的ID |
GetStaticMethodID |
得到一个静态方法的ID |
※域和方法的函数
如果你有了一个类的实例,它就可以通过方法GetObjectClass得到,或者如果你没有这个类的实例,可以通过FindClass得到。符号是从域的类型或者方法的参数,返回值得到字符串,如表D所示。
表D
Java 类型 |
符号 |
boolean |
Z |
byte |
B |
char |
C |
short |
S |
int |
I |
long |
L |
float |
F |
double |
D |
void |
V |
objects对象 |
Lfully-qualified-class-name;L类名 |
Arrays数组 |
[array-type [数组类型 |
methods方法 |
(argument-types)return-type(参数类型)返回类型 |
※确定域和方法的符号
一旦你有了类和方法或者域的ID,你就能把它保存下来以后使用,而没有必要重复去获取。
有几个分别访问域和方法的函数。实例的域可以使用对应域的GetXXXField的变体函数访问。GetStaticXXXField函数用于静态类型。设置域的值,用SetXXXField 和SetStaticXXXField函数。表E包含了所有访问域的函数列表。
表E
Java 类型 |
Method方法 |
boolean |
GetBooleanField, GetStaticBooleanField, SetBooleanField,SetStaticBooleanField |
byte |
GetByteField, GetStaticByteField, SetByteField, SetStaticByteField |
char |
GetCharField, GetStaticCharField, SetCharField, SetStaticCharField |
short |
GetShortField, GetStaticShortField, SetShortField, SetStaticShortField |
int |
GetIntField, GetStaticIntField, SetIntField, SetStaticIntField |
long |
GetLongField, GetStaticLongField, SetLongField, SetStaticLongField |
float |
GetFloatField, GetStaticFloatField, SetFloatField, SetStaticFloatField |
double |
GetDoubleField, GetStaticDoubleField, SetDoubleField, SetStaticDoubleField |
object |
GetObjectField, GetStaticObjectField, SetObjectField, SetStaticObjectField |
※访问域的函数
另外,方法的访问是由CallXXXMethod 函数和CallStaticXXXMethod函数完成的,XXX表明了方法的返回值类型。这些函数的变体允许传递数组参数 (CallXXXMethodA and CallStaticXXXMethodA)或者传递一个可变大小的列表(CallXXXMethodV and CallStaticXXXMethodV)。
一个完整的列表
表F:一个完整的列表
返回类型 |
函数 |
boolean |
CallBooleanMethod, CallBooleanMethodA, CallBooleanMethodV, CallStaticBooleanMethod, CallStaticBooleanMethodA, CallStaticBooleanMethodV |
byte |
CallByteMethod, CallByteMethodA, CallByteMethodV, CallStaticByteMethod, CallStaticByteMethodA, CallStaticByteMethodV |
char |
CallCharMethod, CallCharMethodA, CallCharMethodV, CallStaticCharMethod, CallStaticCharMethodA, CallStaticCharMethodV |
short |
CallShortMethod, CallShortMethodA, CallShortMethodV, CallStaticShortMethod, CallStaticShortMethodA, CallStaticShortMethodV |
int |
CallIntMethod, CallIntMethodA, CallIntMethodV, CallStaticIntMethod, CallStaticIntMethodA, CallStaticIntMethodV |
long |
CallLongMethod, CallLongMethodA, CallLongMethodV, CallStaticLongMethod, CallStaticLongMethodA, CallStaticLongMethodV |
float |
CallFloatMethod, CallFloatMethodA, CallFloatMethodV, CallStaticFloatMethod, CallStaticFloatMethodA, CallStaticFloatMethodV |
double |
CallDoubleMethod, CallDoubleMethodA, CallDoubleMethodV, CallStaticDoubleMethod, CallStaticDoubleMethodA, CallStaticDoubleMethodV |
void |
CallVoidMethod, CallVoidMethodA, CallVoidMethodV, CallStaticVoidMethod, CallStaticVoidMethodA, CallStaticVoidMethodV |
object |
CallObjectMethod, CallObjectMethodA, CallObjectMethodV, CallStaticObjectMethod, CallStaticObjectMethodA, CallStaticObjectMethodV |
※方法访问函数
清单E演示了如何在本地代码中调用方法。本地方法printRandom得到了静态方法Math.random的ID,并且调用它几次,打印出结果。实例方法也一样处理。
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