从Java调用C/C++
当无法用 Java 语言编写整个应用程序时，JNI 允许您调用C/C++本机代码。在下列典型情况下，您可能决定使用本机代码：
- 希望用更低级、更快的编程语言C/C++去实现对时间有严格要求的代码。
- 希望从 Java 程序访问旧代码或代码库。
- 需要标准 Java 类库中不支持的依赖于平台的特性。
我需要它的代码背景
我在安卓项目中，需要用到C++的soundtouch库函数。
从 Java 代码调用 C/C++ 的五个步骤
从 Java 程序调用 C 或 C ++ 代码的过程由六个步骤组成。我们将在深入讨论每个步骤，首先迅速地浏览一下它们。
- 编写 Java 代码。我们将从编写 Java 类开始，这些类执行三个任务：声明将要调用的本机方法；装入包含本机代码的共享库；然后调用该本机方法。
- 创建C/C++ 头文件。C/C++ 头文件将声明想要调用的本机函数说明。然后，这个头文件与 C/C++ 函数实现（请参阅步骤 4）一起来创建共享库（请参阅步骤 5）。
- 编写 C/C++ 代码。这一步实现 C 或 C++ 源代码文件中的函数。C/C++ 源文件必须包含步骤 3 中创建的头文件。
- 创建共享库文件。从步骤 4 中创建的 C 源代码文件来创建共享库文件。
- 运行 Java 程序。运行该代码，并查看它是否有用。我们还将讨论一些用于解决常见错误的技巧。
代码目录结构(以我的代码结构为例)
src（放java代码）
|_ org.tecunhuman. jni 包（自定义命名的包）
|_ wrapperJNI.java (自己编写的java代码)
jni （放C/C++代码）
|_ soundstrech包（我的C++代码）
|_ gen
|_ Android.mk
|_ RunParameters.cpp
|_ RunParameters.h
|_ SoundStrech.cpp
|_ SoundStrech.h
|_ WavFile.cpp
|_ WavFile.h
|_ wrapper.i
|_ soundtouch库
——————————————————————————————
步骤 1：编写 Java 代码
我们从编写 Java 源代码文件开始，它将声明本机方法（或方法），装入包含本机代码的共享库，然后实际调用本机方法。
package org.tecunhuman.jni;
class wrapperJNI {
//声明native方法，不能实现它（类似抽象方法，但用途不同）
public final static native long new_SoundStretch();
public final static native void delete_SoundStretch(long jarg1);
public final static native void SoundStretch_process(long jarg1, SoundStretch jarg1_, String jarg2, String jarg3, float jarg4, float jarg5, float jarg6);
}
这段代码做了些什么？
首先，请注意对 native 关键字的使用，它只能随方法一起使用。native 关键字告诉 Java 编译器：方法是用 Java 类之外的本机代码实现的，但其声明却在 Java 中。只能在 Java 类中声明 本机方法，而不能实现它（但是不能声明为抽象的方法，使用native关键字即可），所以本机方法不能拥有方法主体。
- 我们声明了3个 native 方法。
步骤 2：通过javah命令，生成C/C++ 头文件
C/C++ 头文件，定义本机函数说明。完成这一步的方法之一是使用 javah.exe，它是随 SDK 一起提供的本机方法 C 存根生成器工具。这个工具被设计成用来创建头文件，该头文件为在 Java 源代码文件中所找到的每个 native 方法定义 C 风格的函数。这里使用的命令是：
cd test/.. javah –classpath . test.Sample1
以SoundStrech.h 为例，代码如下所示：
#ifndef SOUNDSTRETCH_H
#define SOUNDSTRETCH_H
#include <string>
class SoundStretch {
public:
SoundStretch();
~SoundStretch();
void process(
std::string inFilename,
std::string outFilename,
float tempoDelta,
float pitchDelta,
float rateDelta
);
};
#endif
关于 C/C++ 头文件
正如您可能已经注意到的那样，Sample1.h 中的 C/C++ 函数说明和 Sample1.java 中的 Java native 方法声明有很大差异。JNIEXPORT 和 JNICALL 是用于导出函数的、依赖于编译器的指示符。返回类型是映射到 Java 类型的 C/C++ 类型。附录 A：JNI 类型中完整地说明了这些类型。
除了 Java 声明中的一般参数以外，所有这些函数的参数表中都有一个指向 JNIEnv 和 jobject 的指针。指向 JNIEnv 的指针实际上是一个指向函数指针表的指针。正如将要在步骤 4 中看到的，这些函数提供各种用来在 C 和 C++ 中操作 Java 数据的能力。
jobject 参数引用当前对象。因此，如果 C 或 C++ 代码需要引用 Java 函数，则这个 jobject 充当引用或指针，返回调用的 Java 对象。函数名本身是由前缀“Java_”加全限定类名，再加下划线和方法名构成的。
JNI类型
JNI 使用几种映射到 Java 类型的本机定义的 C 类型。这些类型可以分成两类：原始类型和伪类（pseudo-classes）。在 C 中，伪类作为结构实现，而在 C++ 中它们是真正的类。
Java 原始类型直接映射到 C 依赖于平台的类型，如下所示：
C 类型 jarray 表示通用数组。在 C 中，所有的数组类型实际上只是 jobject 的同义类型。但是，在 C++ 中，所有的数组类型都继承了 jarray，jarray 又依次继承了 jobject。下列表显示了 Java 数组类型是如何映射到 JNI C 数组类型的。
这里是一棵对象树，它显示了 JNI 伪类是如何相关的。
步骤 3：编写 C/C++ 代码
当谈到编写 C/C++ 函数实现时，有一点需要牢记：说明必须和 Sample1.h 的函数声明完全一样。我们将研究用于 C 实现和 C++ 实现的完整代码，然后讨论两者之间的差异。
C函数实现
以下是 Sample1.c，它是用 C 编写的实现：
#include "test_Sample1.h"
#include <string.h>
JNIEXPORT jint JNICALLJava_test_Sample1_intMethod
(JNIEnv *env, jobject obj, jint num) {
return num * num;
}
JNIEXPORT jboolean JNICALLJava_test_Sample1_booleanMethod
(JNIEnv *env, jobject obj, jboolean boolean) {
return!boolean;
}
JNIEXPORT jstring JNICALLJava_test_Sample1_stringMethod
(JNIEnv *env, jobject obj, jstring string) {
const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, string, 0);
charcap[128];
strcpy(cap, str);
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, string, str);
return (*env)->NewStringUTF(env, strupr(cap));
}
JNIEXPORT jint JNICALL Java_test_Sample1_intArrayMethod
(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray array) {
inti, sum = 0;
jsize len = (*env)->GetArrayLength(env, array);
jint*body = (*env)->GetIntArrayElements(env, array, 0);
for(i=0; i<len; i++)
{ sum += body[i];
}
(*env)->ReleaseIntArrayElements(env, array, body, 0);
return sum;
}
void main(){}
C++ 函数实现
以下是 Sample1.cpp（C++ 实现）
#include "test_Sample1.h"
#include <string.h>
JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intMethod
(JNIEnv*env, jobject obj, jint num) {
return num* num;
}
JNIEXPORT jboolean JNICALLJava_Sample1_booleanMethod
(JNIEnv *env,jobject obj, jboolean boolean) {
return!boolean;
}
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Sample1_stringMethod
(JNIEnv*env, jobject obj, jstring string) {
constchar *str = env->GetStringUTFChars(string, 0);
charcap[128];
strcpy(cap, str);
env->ReleaseStringUTFChars(string, str);
returnenv->NewStringUTF(strupr(cap));
}
JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intArrayMethod
(JNIEnv*env, jobject obj, jintArray array) {
int i,sum = 0;
jsizelen = env->GetArrayLength(array);
jint*body = env->GetIntArrayElements(array, 0);
for(i=0; i<len; i++)
{ sum += body[i];
}
env->ReleaseIntArrayElements(array, body, 0);
returnsum;
}
void main(){}
C 和 C++ 函数实现的比较
唯一的差异在于用来访问 JNI 函数的方法。在 C 中，JNI 函数调用由“(*env)->”作前缀，目的是为了取出函数指针所引用的值。在 C++ 中，JNIEnv 类拥有处理函数指针查找的内联成员函数。下面将说明这个细微的差异，其中，这两行代码访问同一函数，但每种语言都有各自的语法。
C 语法：jsize len = (*env)->GetArrayLength(env,array);
C++ 语法：jsize len =env->GetArrayLength(array);
步骤 4：创建共享库文件
接下来，我们创建包含本机代码的共享库文件。大多数 C 和 C++ 编译器除了可以创建机器代码可执行文件以外，也可以创建共享库文件。用来创建共享库文件的命令取决于您使用的编译器。下面是在 Windows 和 linux 系统上执行的命令。
Windows：使用visual studio commandprompt工具cl.exe
cl -I"C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_23\include"-I"C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_23\include\win32" -LD Sample1.c-FeSample1.dll
Linux：使用gcc工具
gcc -c -fPIC -I/usr/java/jdk1.6.0_22/include/-I/usr/java/jdk1.6.0_22/include/linux/ Sample1.c
gcc -shared -fPIC -o libSample1.so Sample1.o
步骤 5：运行 Java 程序
最后一步是运行 Java 程序，并确保代码正确工作。因为必须在 Java 虚拟机中执行所有 Java 代码，所以需要使用 Java 运行时环境。完成这一步的方法之一是使用 java，它是随 SDK 一起提供的 Java 解释器。所使用的命令是：
java -cp . test.Sample1
输出：
intMethod: 25
booleanMethod: false
stringMethod: JAVA
intArrayMethod: 33
故障排除
当使用 JNI 从 Java 程序访问本机代码时，您会遇到许多问题。您会遇到的三个最常见的错误是：
- 无法找到动态链接。它所产生的错误消息是：java.lang.UnsatisfiedLinkError。这通常指无法找到共享库，或者无法找到共享库内特定的本机方法。
- 无法找到共享库文件。当用 System.loadLibrary(String libname) 方法（参数是文件名）装入库文件时，请确保文件名拼写正确以及没有指定扩展名。还有，确保库文件的位置在类路径中，从而确保 JVM 可以访问该库文件。
- 无法找到具有指定说明的方法。确保您的 C/C++ 函数实现拥有与头文件中的函数说明相同的说明。
参考文献：
- http://www.cnblogs.com/BloodAndBone/archive/2010/12/22/1913882.html
- http://www.360doc.com/content/13/0530/14/110467_289211699.shtml