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作者:孙有军
前言
本篇的主要目的就是JNI开发入门,使大家对JNI开发流程有一个大致的了解,后续再进行深入学习。
JNI不是Android特有的,JNI是Java Native Interface单词首字母的缩写,就是指用C或者C++开发的接口。JNI是JVM规范中的一部份,因此JNI程序在任何实现了JNI规范的Java虚拟机中都可以运行。
作为一个Android开发,这里不大书特书学习JNI的必要性和重要性,很多博客,文章都有讲述,这里主要给出入门步骤,让大家可以根据一步一步操作进行学习。
俗话说学习动最快的方式,就是找一个会的人,照着学,跟着做。照猫画虎,也能描出一个大概!
准备工作
我的开发环境为Mac os x 10.10.5,Eclipse 4.4.1(也可以不需要,有这个只是方便写代码,记事本,Sublime都可以)。由于环境为Mac,因此下面大部分的配置都是针对Mac的。
1,Java环境变量
由于需要Java环境,因此必须要设置Java环境变量,网上有很多方式教大家怎么设置。这里给出mac的设置方式。进入terminal。
1,输入cd ~进入当前用户
2,ls -al 可以看到一个.bash_profile文件,这就是设置环境变量的地方
3,如果没有输入:touch .bash_profile (用来修改文件时间戳,或者新建一个不存在的文件。)
4,输入 vim .bash_profile 输入E(表示进入编辑模式),输入I表示进入编辑输入
5,输入 export JAVA_HOME=/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_91.jdk/Contents/Home (这是我的目录,你可以去Library下查看自己的JavaVirtualMachines)
6,按ESC键退出输入模式,:wq 退出编辑模式
7,source .bash_profile (使配置生效)
8,echo $JAVA_HOME 如果有输入表示设置生效
实例操作
1,编写一个Java类
这里类名为Hello,包名为com.sunny(可以随便设置),代码如下:
package com.sunny;public class Hello { static{ //System.loadLibrary("Hello"); System.load("/Users/doc/Jni/jniHello.jnilib"); } public static native int getSum(int a, int b); public static void main(String[] args) { // 虚拟机扫描加载的lib路径 System.out.println(System.getProperty("java.library.path")); int sum = getSum(2, 5); System.out.println(sum); } }
从上面的代码中我们设置了一个native函数,进行两数字的求和,并且在静态代码块中加载了动态链接库代码。这里有两种加载方式:
System.loadLibrary("Hello")
该方式不需要加入lib前缀,也不需要jnilib(不同的操作系统会有不同的后缀),虚拟机会自动从System.getProperty("java.library.path")路径进行扫描加载。后面会讲述怎么将自己的动态链接库加入到扫描路径。如果不设置会抛出UnsatisfiedLinkError异常。
System.load("/Users/doc/Jni/jniHello.jnilib");
该方式是设置的全路径,他会从设置的路径进加载。
2,生成.class文件
这里我们对上述的Java类编译生成 .class文件,我上述的代码在/Users/doc/Documents/Eclipse/Jni路径中,这里如果你直接采用Eclipse->Run As -> Java Application是不能运行的,因为这里还没有动态链接库,会抛出以下的异常。
Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: Can‘t load library: /Users/doc/Jni/jniHello.jnilib at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1827) at java.lang.Runtime.load0(Runtime.java:809) at java.lang.System.load(System.java:1086) at com.sunny.Hello.<clinit>(Hello.java:7)
输入命令:
javac src/com/sunny/Hello.java -d bin
-d 表示将生成的.class文件放到bin目录下,你可以去本地看看是否已经有该文件。
3,生成.h文件
输入命令:
javah -jni -classpath bin -d jni com.sunny.Hello
上述生成的.h文件为comsunny_Hello.h,生成规则为包名加类名,.转为,尾缀为.h。
-jni为可选参数
-classpath 类查找路径,当前查找路径为bin目录
-d 与上述相同,表示将生成的.h放置到jni目录。
也可以通过-o参数生成指定的Hellox.h,该参数与-d互斥。命令如下:
javah -jni -classpath bin -o Hellox.h com.sunny.Hello
生成的.h文件如下:
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */#include <jni.h>/* Header for class com_sunny_Hello */#ifndef _Included_com_sunny_Hello#define _Included_com_sunny_Hello#ifdef __cplusplusextern "C" {#endif/* * Class: com_sunny_Hello * Method: getSum * Signature: (II)I */JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_sunny_Hello_getSum (JNIEnv *, jclass, jint, jint);#ifdef __cplusplus}#endif#endif
4,编写.c文件实现.h
这里可以采用VS来进行编写,也可以用一个文本文档来编写。代码如下:
#include "com_sunny_Hello.h"#ifdef __cplusplusextern "C" {#endif/* * Class: com_sunny_Hello * Method: getSum * Signature: (II)I */JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_sunny_Hello_getSum (JNIEnv * env, jclass cls, jint a, jint b){ return a+b; }#ifdef __cplusplus}#endif
5,生成动态链接库
这里先补充前面的不同操作系统生成不同的名称。
Mac OS X : libHello.jnilib(又有前缀又有后缀)
Windows :Hello.dll(没有lib前缀)
Linux/Unix:libHello.so(是不是发现了android中常用的.so了)
Mac生成命令如下:
gcc -dynamiclib -o /Users/doc/Jni/libHello.jnilib Hello.c -framework JavaVM -I/$JAVA_HOME/include -I/$JAVA_HOME/include/darwin
-dynamiclib表示生成动态链接库
-o表示生成动态链接库放置的位置于名字
-framework JavaVM -I:编译JNI需要用到JVM的头文件(jni.h),第一个目录是平台无关的,第二个目录是与操作系统平台相关的头文件,这里就是我们前面为什么要设置JAVA环境变量的原因。
Windows生成方式如下:
手头没有下载vs,因此从网上搜索了一下vs生成dll方式。开始菜单-->所有程序-->Microsoft Visual Studio 2012-->打开VS2012 X64本机工具命令提示,用cl命令编译成dll动态库:
cl -I"%JAVA_HOME%\include" -I"%JAVA_HOME%\include\win32" -LD Hello.c -FeHello.dll
-I :和mac一样,包含编译JNI必要的头文件
-LD:标识将指定的文件编译成动态链接库
-Fe:指定编译后生成的动态链接库的路径及文件名
Linux生成命令如下:
Linux生成,记住该生成方式,因为后续Android底层是linux系统,因此最终生成使用的都是.so动态链接,生成的命令如下:
gcc -I$JAVA_HOME/include -I$JAVA_HOME/include/linux -fPIC -shared Hello.c -o libHello.so
由于我本地下载的是mac版的jdk,编译会出现的错误,因为找不到对应linux平台的相关信息。
In file included from Hello.c:1: In file included from ./com_sunny_Hello.h:2: //Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_91.jdk/Contents/Home/include/jni.h:45:10: fatal error: ‘jni_md.h‘ file not found#include "jni_md.h" ^1 error generated.
这里我们为了演示怎么用命令行生成.so,因此把上述命令改成如下方式,后续会用AndroidStudio来生成.so动态链接库:
gcc -I/$JAVA_HOME/include -I/$JAVA_HOME/include/darwin -fPIC -shared Hello.c -o libHello.so
-I 与-o与上述概念一致。
-fPIC: 编译成与位置无关的独立代码
-shared:同Fe与dynamiclib,编译成动态库
6,运行结果
这里可以采用Eclipse->Run As -> Java Application来运行了, 还要用命令行来运行。输入如下命令:
java -classpath bin com.sunny.Hello
输出结果如下:
/Users/doc/Library/Java/Extensions:/Library/Java/Extensions:/Network/Library/Java/Extensions:/System/Library/Java/Extensions:/usr/lib/java:.
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上述采用的是System.load("/Users/doc/Jni/jniHello.jnilib")方式,这里填入的是全路径,因此编译运行时,会从输入的路径去查找动态链接库,输出结果为:第一行是java.library.path扫描的路径,第二行7就是我们native返回的结果。
前面我们说了两种加载方式。上面编译的是全路径,不需要将当前的动态链接库放置到扫描路径下面。如果采用System.loadLibrary("Hello")方式,则需要将动态链接库放置到Java虚拟机能找到的地方。如果不进行设置则会抛出如下异常:
Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no Hello in java.library.path at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1867) at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:870) at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1122) at com.sunny.Hello.<clinit>(Hello.java:6)
怎么链接到动态链接库呐?可以采用如下三种方式进行设置:
方法1:则需要将刚才生成的动态链接库放置到java.library.path扫描到的任何一个路径下面。
方法2:项目邮件选择properties
之后选择Java Build Path - Libraries - JRE System Library - Native library location - edit
之后选择本地生成的动态链接库
方法3:给jvm添加“-Djava.library.path=动态链接库搜索目录”参数,命令如下:
java -Djava.library.path=/Users/doc/Jni/ -classpath bin com.sunny.Hello
设置了动态链接库后,方法二,与方法三输出结果如下:
/Users/doc/Jni/
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从结果看出,这里输出的java.library.path路径与全路径输出已经不相同了,输出从默认查找的路径变成了设置的路径。
总结
这里主要做了一个初步的入门,后续再进行深入学习。如果有错误请指出。
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