如何使用Java中的JNI

发布时间：2021-09-10 09:13:10 作者：柒染
来源：亿速云阅读：159

# 如何使用Java中的JNI

## 1. JNI简介

Java Native Interface (JNI) 是Java平台提供的一种机制，允许Java代码与本地代码（如C/C++）进行交互。通过JNI，开发者可以：

- 调用本地库中的函数
- 在本地代码中操作Java对象
- 实现Java无法直接处理的底层操作（如硬件访问）

## 2. 基本使用流程

### 2.1 编写Java类

首先创建一个包含`native`方法的Java类：

```java
public class JNIDemo {
    // 声明native方法
    public native void sayHello();
    
    // 加载动态库
    static {
        System.loadLibrary("hello");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        new JNIDemo().sayHello();
    }
}

2.2 生成头文件

使用javac编译并生成C头文件：

javac JNIDemo.java
javah -jni JNIDemo

这会生成JNIDemo.h头文件，包含类似如下的函数声明：

JNIEXPORT void JNICALL Java_JNIDemo_sayHello(JNIEnv *, jobject);

2.3 实现本地方法

创建JNIDemo.c文件实现函数：

#include <jni.h>
#include "JNIDemo.h"
#include <stdio.h>

JNIEXPORT void JNICALL Java_JNIDemo_sayHello(JNIEnv *env, jobject obj) {
    printf("Hello from C!\n");
    return;
}

2.4 编译本地库

Windows (MinGW示例):

gcc -I"%JAVA_HOME%\include" -I"%JAVA_HOME%\include\win32" -shared -o hello.dll JNIDemo.c

Linux/macOS:

gcc -I"$JAVA_HOME/include" -I"$JAVA_HOME/include/linux" -shared -o libhello.so JNIDemo.c

2.5 运行程序

java JNIDemo

3. 高级特性

3.1 参数传递与类型转换

JNI类型系统与Java类型的对应关系：

Java类型	JNI类型	C类型
boolean	jboolean	unsigned char
int	jint	int
String	jstring	char*
Object	jobject	void*

示例：处理字符串参数

JNIEXPORT void JNICALL Java_JNIDemo_printMessage(JNIEnv *env, jobject obj, jstring msg) {
    const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, msg, 0);
    printf("Message: %s\n", str);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, msg, str);
}

3.2 异常处理

本地代码中处理Java异常：

jclass cls = (*env)->FindClass(env, "java/lang/Exception");
if (cls != NULL) {
    (*env)->ThrowNew(env, cls, "Error occurred in native code");
    return;
}

3.3 回调Java方法

从C代码调用Java方法：

// Java类中添加方法
public void callback() {
    System.out.println("Called from native code");
}

// 获取类和方法ID
jclass clazz = (*env)->GetObjectClass(env, obj);
jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "callback", "()V");

// 调用方法
(*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid);

4. 最佳实践

资源管理：
- 及时释放GetStringUTFChars等函数获取的资源
- 使用PushLocalFrame/PopLocalFrame管理局部引用
性能优化：
- 缓存频繁使用的类/方法/字段ID
- 减少JNI调用次数（批量处理数据）
线程安全：
- JNIEnv指针是线程相关的
- 多线程环境需通过AttachCurrentThread获取env
兼容性：
- 注意不同Java版本的头文件差异
- 处理32/64位系统的兼容性问题

5. 常见问题解决

问题1：UnsatisfiedLinkError - 检查库路径是否正确 - 确认库文件名规范（Windows: .dll, Linux: .so, macOS: .dylib）

问题2：内存泄漏 - 使用jmap等工具检查本地内存 - 确保每个Get操作都有对应的Release

问题3：JVM崩溃 - 检查是否有非法内存访问 - 使用-Xcheck:jni参数启用JNI检查

6. 替代方案

对于新项目，可以考虑： - Java Foreign Function & Memory API (JDK 16+) - JNA (Java Native Access) - SWIG (自动化接口生成工具)

结语

JNI提供了强大的Java与本地代码交互能力，但也带来了复杂性。合理使用JNI可以： - 复用现有本地代码库 - 实现高性能计算 - 访问系统级功能

建议开发者充分测试JNI代码，并考虑将其隔离在最小范围内，以保持应用程序的可维护性。 “`

（注：实际字数约900字，可根据需要扩展具体示例或补充更多高级用法细节）