JNI编程(二) —— 让C++和Java相互调用(1)
自己在外面偷偷的算了下，又有将近两个月没更新过blog了。趁着今天有兴致，来更新JNI编程的第二篇文章。在第一篇里，大概介绍了JNI的特点、用途和优劣。并且做一个最简单的JNI的例子，不过说实话那个例子在实际的开发中没有太大的价值，实际开发中所需要的JNI程序要远远比那个复杂。所以这一篇就来介绍下如何通过JNI实现java和C++的相互通信，来满足实际开发的需要。
所谓”通信“，其实说白了无非也就是我们所说的方法调用，在上一篇的例子里介绍了如何在Java中调用本地的DLL，其实在Java代码中，除了对本地方法标注native关键字和加上要加载动态链接库之外，JNI基本上是对上层coder透明的，上层coder调用那些本地方法的时候并不知道这个方法的方法体究竟是在哪里，这个道理就像我们用JDK所提供的API一样。所以在Java中使用JNI还是很简单的，相比之下在C++中调用java，就比前者要复杂的多了。
现在来介绍下JNI里的数据类型。在C++里，编译器会很据所处的平台来为一些基本的数据类型来分配长度，因此也就造成了平台不一致性，而这个问题在Java中则不存在，因为有JVM的缘故，所以Java中的基本数据类型在所有平台下得到的都是相同的长度，比如int的宽度永远都是32位。基于这方面的原因，java和c++的基本数据类型就需要实现一些mapping，保持一致性。下面的表可以概括：
Java类型本地类型JNI中定义的别名
intlongjint
long_int64jlong
bytesignedcharjbyte
booleanunsignedcharjboolean
charunsignedshortjchar
shortshortjshort
floatfloatjfloat
doubledoublejdouble
Object_jobject*jobject
上面的表格是我在网上搜的，放上来给大家对比一下。对于每一种映射的数据类型，JNI的设计者其实已经帮我们取好了相应的别名以方便记忆。如果想了解一些更加细致的信息，可以去看一些jni.h这个头文件，各种数据类型的定义以及别名就被定义在这个文件中。
了解了JNI中的数据类型，下面就来看这次的例子。这次我们用Java来实现一个前端的market（以下就用Foreground代替）用CPP来实现一个后端factory（以下用backend代替）。我们首先还是来编写包含本地方法的java类。
Java代码收藏代码
1.packagecom.chnic.service;
2.
3.importcom.chnic.bean.Order;
4.
5.publicclassBusiness{
6.static{
7.System.loadLibrary("FruitFactory");
8.}
9.
10.publicBusiness(){
11.
12.}
13.
14.publicnativedoublegetPrice(Stringname);
15.publicnativeOrdergetOrder(Stringname,intamount);
16.publicnativeOrdergetRamdomOrder();
17.publicnativevoidanalyzeOrder(Orderorder);
18.
19.publicvoidnotification(){
20.System.out.println("Gotanotification.");
21.}
22.
23.publicstaticvoidnotificationByStatic(){
24.System.out.println("Gotanotificationinastaticmethod.");
25.}
26.}
packagecom.chnic.service;
importcom.chnic.bean.Order;
publicclassBusiness{
static{
System.loadLibrary("FruitFactory");
}
publicBusiness(){
}
publicnativedoublegetPrice(Stringname);
publicnativeOrdergetOrder(Stringname,intamount);
publicnativeOrdergetRamdomOrder();
publicnativevoidanalyzeOrder(Orderorder);
publicvoidnotification(){
System.out.println("Gotanotification.");
}
publicstaticvoidnotificationByStatic(){
System.out.println("Gotanotificationinastaticmethod.");
}
}
这个类里面包含4个本地方法，一个静态初始化块加载将要生成的dll文件。剩下的方法都是很普通的java方法，等会在backend中回调这些方法。这个类需要一个名为Order的JavaBean。
Java代码收藏代码
1.packagecom.chnic.bean;
2.
3.publicclassOrder{
4.
5.privateStringname="Fruit";
6.privatedoubleprice;
7.privateintamount=30;
8.
9.publicOrder(){
10.
11.}
12.
13.publicintgetAmount(){
14.returnamount;
15.}
16.
17.publicvoidsetAmount(intamount){
18.this.amount=amount;
19.}
20.
21.publicStringgetName(){
22.returnname;
23.}
24.
25.publicvoidsetName(Stringname){
26.this.name=name;
27.}
28.
29.publicdoublegetPrice(){
30.returnprice;
31.}
32.
33.publicvoidsetPrice(doubleprice){
34.this.price=price;
35.}
36.}
packagecom.chnic.bean;
publicclassOrder{
privateStringname="Fruit";
privatedoubleprice;
privateintamount=30;
publicOrder(){
}
publicintgetAmount(){
returnamount;
}
publicvoidsetAmount(intamount){
this.amount=amount;
}
publicStringgetName(){
returnname;
}
publicvoidsetName(Stringname){
this.name=name;
}
publicdoublegetPrice(){
returnprice;
}
publicvoidsetPrice(doubleprice){
this.price=price;
}
}
JavaBean中，我们为两个私有属性赋值，方便后面的例子演示。到此为止除了测试代码之外的Java端的代码就全部高调了，接下来进行生成.h头文件、建立C++工程的工作，在这里就一笔带过，不熟悉的朋友请回头看第一篇。在工程里我们新建一个名为Foctory的C++sourcefile文件，去实现那些native方法。具体的代码如下。
Cpp代码收藏代码
1.#include<iostream.h>
2.#include<string.h>
3.#include"com_chnic_service_Business.h"
4.
5.jobjectgetInstance(JNIEnv*env,jclassobj_class);
6.
7.JNIEXPORTjdoubleJNICALLJava_com_chnic_service_Business_getPrice(JNIEnv*env,
8.jobjectobj,
9.jstringname)
10.{
11.constchar*pname=env->GetStringUTFChars(name,NULL);
12.cout<<"Beforerelease:"<<pname<<endl;
13.
14.if(strcmp(pname,"Apple")==0)
15.{
16.env->ReleaseStringUTFChars(name,pname);
17.cout<<"Afterrelease:"<<pname<<endl;
18.return1.2;
19.}
20.else
21.{
22.env->ReleaseStringUTFChars(name,pname);
23.cout<<"Afterrelease:"<<pname<<endl;
24.return2.1;
25.}
26.}
27.
28.
29.JNIEXPORTjobjectJNICALLJava_com_chnic_service_Business_getOrder(JNIEnv*env,
30.jobjectobj,
31.jstringname,
32.jintamount)
33.{
34.jclassorder_class=env->FindClass("com/chnic/bean/Order");
35.jobjectorder=getInstance(env,order_class);
36.
37.jmethodIDsetName_method=env->GetMethodID(order_class,"setName","(Ljava/lang/String;)V");
38.env->CallVoidMethod(order,setName_method,name);
39.
40.jmethodIDsetAmount_method=env->GetMethodID(order_class,"setAmount","(I)V");
41.env->CallVoidMethod(order,setAmount_method,amount);
42.
43.returnorder;
44.}
45.
46.JNIEXPORTjobjectJNICALLJava_com_chnic_service_Business_getRamdomOrder(JNIEnv*env,
47.jobjectobj)
48.{
49.jclassbusiness_class=env->GetObjectClass(obj);
50.jobjectbusiness_obj=getInstance(env,business_class);
51.
52.jmethodIDnotification_method=env->GetMethodID(business_class,"notification","()V");
53.env->CallVoidMethod(obj,notification_method);
54.
55.jclassorder_class=env->FindClass("com/chnic/bean/Order");
56.jobjectorder=getInstance(env,order_class);
57.jfieldIDamount_field=env->GetFieldID(order_class,"amount","I");
58.jintamount=env->GetIntField(order,amount_field);
59.cout<<"amount:"<<amount<<endl;
60.returnorder;
61.}
62.
63.
64.JNIEXPORTvoidJNICALLJava_com_chnic_service_Business_analyzeOrder(JNIEnv*env,
65.jclasscls,
66.jobjectobj)
67.{
68.jclassorder_class=env->GetObjectClass(obj);
69.jmethodIDgetName_method=env->GetMethodID(order_class,"getName","()Ljava/lang/String;");
70.jstringname_str=static_cast<jstring>(env->CallObjectMethod(obj,getName_method));
71.constchar*pname=env->GetStringUTFChars(name_str,NULL);
72.
73.cout<<"NameinJava_com_chnic_service_Business_analyzeOrder:"<<pname<<endl;
74.jmethodIDnotification_method_static=env->GetStaticMethodID(cls,"notificationByStatic","()V");
75.env->CallStaticVoidMethod(cls,notification_method_static);
76.
77.}
78.
79.jobjectgetInstance(JNIEnv*env,jclassobj_class)
80.{
81.jmethodIDconstruction_id=env->GetMethodID(obj_class,"<init>","()V");
82.jobjectobj=env->NewObject(obj_class,construction_id);
83.returnobj;
84.}
#include<iostream.h>
#include<string.h>
#include"com_chnic_service_Business.h"
jobjectgetInstance(JNIEnv*env,jclassobj_class);
JNIEXPORTjdoubleJNICALLJava_com_chnic_service_Business_getPrice(JNIEnv*env,
jobjectobj,
jstringname)
{
constchar*pname=env->GetStringUTFChars(name,NULL);
cout<<"Beforerelease:"<<pname<<endl;
if(strcmp(pname,"Apple")==0)
{
env->ReleaseStringUTFChars(name,pname);
cout<<"Afterrelease:"<<pname<<endl;
return1.2;
}
else
{
env->ReleaseStringUTFChars(name,pname);
cout<<"Afterrelease:"<<pname<<endl;
return2.1;
}
}
JNIEXPORTjobjectJNICALLJava_com_chnic_service_Business_getOrder(JNIEnv*env,
jobjectobj,
jstringname,
jintamount)
{
jclassorder_class=env->FindClass("com/chnic/bean/Order");
jobjectorder=getInstance(env,order_class);
jmethodIDsetName_method=env->GetMethodID(order_class,"setName","(Ljava/lang/String;)V");
env->CallVoidMethod(order,setName_method,name);
jmethodIDsetAmount_method=env->GetMethodID(order_class,"setAmount","(I)V");
env->CallVoidMethod(order,setAmount_method,amount);
returnorder;
}
JNIEXPORTjobjectJNICALLJava_com_chnic_service_Business_getRamdomOrder(JNIEnv*env,
jobjectobj)
{
jclassbusiness_class=env->GetObjectClass(obj);
jobjectbusiness_obj=getInstance(env,business_class);
jmethodIDnotification_method=env->GetMethodID(business_class,"notification","()V");
env->CallVoidMethod(obj,notification_method);
jclassorder_class=env->FindClass("com/chnic/bean/Order");
jobjectorder=getInstance(env,order_class);
jfieldIDamount_field=env->GetFieldID(order_class,"amount","I");
jintamount=env->GetIntField(order,amount_field);
cout<<"amount:"<<amount<<endl;
returnorder;
}
JNIEXPORTvoidJNICALLJava_com_chnic_service_Business_analyzeOrder(JNIEnv*env,
jclasscls,
jobjectobj)
{
jclassorder_class=env->GetObjectClass(obj);
jmethodIDgetName_method=env->GetMethodID(order_class,"getName","()Ljava/lang/String;");
jstringname_str=static_cast<jstring>(env->CallObjectMethod(obj,getName_method));
constchar*pname=env->GetStringUTFChars(name_str,NULL);
cout<<"NameinJava_com_chnic_service_Business_analyzeOrder:"<<pname<<endl;
jmethodIDnotification_method_static=env->GetStaticMethodID(cls,"notificationByStatic","()V");
env->CallStaticVoidMethod(cls,notification_method_static);
}
jobjectgetInstance(JNIEnv*env,jclassobj_class)
{
jmethodIDconstruction_id=env->GetMethodID(obj_class,"<init>","()V");
jobjectobj=env->NewObject(obj_class,construction_id);
returnobj;
}
可以看到，在我Java中的四个本地方法在这里全部被实现，接下来针对这四个方法来解释下，一些JNI相关的API的使用方法。先从第一个方法讲起吧：
1.getPrice(Stringname)
这个方法是从foreground传递一个类型为string的参数到backend，然后backend判断返回相应的价格。在cpp的代码中，我们用GetStringUTFChars这个方法来把传来的jstring变成一个UTF-8编码的char型字符串。因为jstring的实际类型是jobject，所以无法直接比较。
GetStringUTFChars方法包含两个参数，第一参数是你要处理的jstring对象，第二个参数是否需要在内存中生成一个副本对象。将jstring转换成为了一个constchar*了之后，我们用string.h中带strcmp函数来比较这两个字符串，如果传来的字符串是“Apple”的话我们返回1.2。反之返回2.1。在这里还要多说一下ReleaseStringUTFChars这个函数，这个函数从字面上不难理解，就是释放内存用的。有点像cpp里的析构函数，只不过Sun帮我们已经封装好了。由于在JVM中有GC这个东东，所以多数javacoder并没有写析构的习惯，不过在JNI里是必须的了，否则容易造成内存泄露。我们在这里在release之前和之后分别打出这个字符串来看一下效果。
粗略的解释完一些API之后，我们编写测试代码。
Java代码收藏代码
1.Businessb=newBusiness();
2.System.out.println(b.getPrice("Apple"));
Businessb=newBusiness();
System.out.println(b.getPrice("Apple"));
运行这段测试代码，控制台上打出
Beforerelease:Apple
Afterrelease:��
1.2
在release之前打印出来的是我们“需要”的Apple，release之后就成了乱码了。由于传递的是Apple，所以得到1.2。测试成功。
2.getOrder(Stringname,intamount)
在foreground中可以通过这个方法让backend返回一个你“指定”的Order。所谓“指定”，其实也就是指方法里的两个参数：name和amout，在cpp的代码在中，会根据传递的两个参数来构造一个Order。回到cpp的代码里。
Java代码收藏代码
1.jclassorder_class=env->FindClass("com/chnic/bean/Order");
jclassorder_class=env->FindClass("com/chnic/bean/Order");
是不是觉得这句代码似曾相识？没错，这句代码很像我们java里写的Class.forName(className)反射的代码。其实在这里FindClass的作用和上面的forName是类似的。只不过在forName中要用完整的类名，但是在这里必须用"/"来代替“.”。这个方法会返回一个jclass的对象，其实也就是我们在Java中说的类对象。
Java代码收藏代码
1.jmethodIDconstruction_id=env->GetMethodID(obj_class,"<init>","()V");
2.jobjectobj=env->NewObject(obj_class,construction_id);
jmethodIDconstruction_id=env->GetMethodID(obj_class,"<init>","()V");
jobjectobj=env->NewObject(obj_class,construction_id);
拿到"类对象"了之后，按照JavaRTTI的逻辑我们接下来就要唤醒那个类对象的构造函数了。在JNI中，包括构造函数在内的所有方法都被看成Method。每个method都有一个特定的ID，我们通过GetMethodID这个方法就可以拿到我们想要的某一个java方法的ID。GetMethodID需要传三个参数，第一个是很显然jclass，第二个参数是java方法名，也就是你想取的methodID的那个方法的方法名（有些绕口），第三个参数是方法签名。
在这里有必要单独来讲一讲这个方法签名，为什么要用这个东东呢？我们知道，在Java里方法是可以被重载的，比如我一个类里有publicvoida(intarg)和publicvoida(Stringarg)这两个方法，在这里用方法名来区分方法显然就是行不通的了。方法签名包括两部分：参数类型和返回值类型；具体的格式：(参数1类型签名参数2类型签名)返回值类型签名。下面是java类型和年名类型的对照的一个表
Java类型对应的签名
booleanZ
byteB
charC
shrotS
intI
longL
floatF
doubleD
voidV
ObjectL用/分割包的完整类名;Ljava/lang/String;
Array[签名[I[Ljava/lang/String;
其实除了自己对照手写之外，JDK也提供了一个很好用的生成签名的工具javap,cmd进入控制台到你要生成签名的那个类的目录下。在这里用Order类打比方，敲入：javap-s-privateOrder。所有方法签名都会被输出，关于javap的一些参数可以在控制台下面输入javap-help查看。（做coder的毕竟还是要认几个单词的）
啰嗦了一大堆，还是回到我们刚刚的getMethodID这个方法上。因为是调用构造函数，JNI规定调用构造函数的时候传递的方法名应该为<init>,通过javap查看我们要的那个无参的构造函数的方法签是()V。得到方法签名，最后我们调用NewObject方法来生成一个新的对象。
拿到了对象，之后我们开始为对象jobject填充数值，还是首先拿到setXXX方法的MethodID，之后调用Call<Type>Method来调用java方法。这里的<Type>所指的是方法的返回类型，我们刚刚调用的是set方法的返回值是void，因此这里的方法也就是CallVoidMethod，这个方法的参数除了前两个要传入jobject和jmethodID之外还要传入要调用的那个方法的参数，而且要顺序必须一致，这点和Java的反射一模一样，在这里就不多解释。（看到这一步是不是对java反射又有了自己新的理解？）
终于介绍完了第二个方法，下来就是测试代码测试。
Java代码收藏代码
1.Ordero=b.getOrder("Watermelom",100);
2.System.out.println("java:"+o.getName());
3.System.out.println("java:"+o.getAmount());
Ordero=b.getOrder("Watermelom",100);
System.out.println("java:"+o.getName());
System.out.println("java:"+o.getAmount());
控制台打出
java:Watermelom
java:100
就此，我们完成了第二个方法的测试。
鉴于篇幅的关系，第三个第四个方法的解释放到下一篇里解释。突然发现这篇写的貌似有点长了，再写下去的话臭鸡蛋和番茄就飘过来了，具体的代码也会在下一篇里上传。