java中调用c(c++)写的dll文件的实现及步骤

JNI使用技巧点滴
本文为在 32 位 Windows 平台上实现 Java 本地方法提供了实用的 示例、步骤和准则。本文中的示例使用 Sun Microsystems 公司创建的 Java Development Kit (JDK) 版本  1.4.1。用 C 语言编写的本地代码是用 Microsoft Visual C++ 6.0编译器编译生成。
　　简介
　　近日，由于项目需要，要在WEB页面实现图像转换功能，而VC在图像转换方面有着得天独厚的优势。我们首先用VC封装出图像转换的DLL，然后用JAVA的本地化方法JNI调用用于图像转换的DLL，最后用JavaBean调用JNI生成的DLL。
　　通过近几天在网上找资料和自己的摸索，收获很多，现总结如下，让以后做这方面的人少走弯路。
　　一. JAVA部分
　　1. 无包的情况：
　　实例一：
　　public class MyNative
　　{
　　static
　　{
　　System.loadLibrary( "MyNative" ); 
　　}
　　public native static void HelloWord(); 
　　public native static String cToJava();
　　}
　　说明：
　 　1)在JAVA程序中，首先需要在类中声明所调用的库名称System.loadLibrary( String libname );，在库的搜寻路 径中定位这个库。定位库的具体操作依赖于操作系统。在windows下，首先从当前目录查找，然后再搜寻”PATH”环境变量列出的目录。如果找不到该 库，则会抛出UnsatisfiedLinkError。
2)这里加载的是JNI生成的DLL，而不是其他生成的DLL的名称。 在这里，库的扩展名字可以不用写出来，究竟是DLL还是SO，由系统自己判断。
3) 还需要对将要调用的方法做本地声明，关键字为native。并且只需要声明，而不需要具体实现。 实现放在C中实现，稍后将做说明。
　　4)如果加了static，表明是静态方法。如果不加，表明是一般的方法。加与不加，生成的头文件中有一个参数不同。稍后将做说明。 
　　现在开始编译它:
　　用javac MyNative.h编译它，生成对应的class文件。
　　用javah MyNative ，就会生成对应的MyNative.h头文件。剩下的是就开始交给VC来完成了（我们用VC来实现对应的C实现部分）。
　　2. 有包的情况：
　　实例二：
　　package com..myNative;
　　public class MyNative
　　{
　　static
　　{
　　System.loadLibrary( "MyNative" ); 
　　}
　　public native static void HelloWord(); 
　　public native static String cToJava();
　　} 
　　其他与上面相同，就是在用javac和javah时有所不同。对于有包的情况一定要注意这一点，开始时我的程序始终运行都不成功，问题就出在这里。
　　javac ./com/myNative/MyNative.java
　　javah com.myNative.MyNative
　 　上面一句就不用解释了。对下面的一句解释一下：本类的前面均是包名。这样生成的头文件就是：com.myNative.MyNative.h。 开始 时，在这种情况下我用javah MyNative生成的头文件始终是MyNative.h。在网上查资料时，看见别人的头文件名砸那长，我的那短。但不 知道为什么，现在大家和我一样知道为什么了吧。：）。有时还需要带上路径。具体查看javah的语法。
二．C实现部分
　　刚才用javah MyNative生成的MyNative.h头文件内容如下：
　　/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
　　#include 
　　/* Header for class MyNative */
　　#ifndef _Included_MyNative
　　#define _Included_MyNative
　　#ifdef __cplusplus
　　extern "C" {
　　#endif
　　/*
　　* Class: MyNative
　　* Method: HelloWord
　　* Signature: ()V
　　*/
　　JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord (JNIEnv *, jclass);
　　/*
　　* Class: MyNative
　　* Method: cToJava
　　* Signature: ()Ljava/lang/String;
　　*/
　　JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava (JNIEnv *, jclass);
　　#ifdef __cplusplus
　　}
　　#endif
　　#endif
接下来,就是如何实现它了。其实，用JNI作出的东西也是DLL，被JAVA所调用。
　　在具体实现的时候，我们只关心两个函数原型： 
　 　JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *, jclass);和 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava(JNIEnv *, jclass); 
　　现在让我们开始激动人心的第一步吧 : ) 。在project里面选择win32 Dynamic-link Library，然后点击下一步，其余的取默认。如果不取默认的，将会有dllmain()函数。取空DLL工程的话，将无这个函数。我在这里取的是空。
　 　然后选择new->File->C++ Source File，生成一个空*.cpp文件。我们把他取名为MyNative。把 JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *, jclass);和 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava(JNIEnv *, jclass);拷贝到CPP 文件中去。然后把头文件包含进来。
　　生成的MyNative.cpp内容如下：
　　#include 
　　#include "MyNative.h"
　　JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord (JNIEnv *env, jclass jobject)
　　{
　　printf("hello word!\n"); 
　　}
　　JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJavaJNIEnv *env, jclass obj)
　　{
　　jstring jstr;
　　char str[]="Hello,word!\n";
　　jstr=env->NewStringUTF(str);
　　return jstr;
　　} 
　　在编译前一定要注意下列情况。
　　注意：一定要把SDK中的include文件夹中(和它下面的win32文件夹下的头文件)的几个头文件拷贝到VC的include文件夹中。或者在VC的tools\options\directories中设置，把头文件给包含进来。
对程序的一点解释：
　 　1)前文不是说过，加了static和不加只是一个参数的区别吗。就是jclass的不同，不加static这里就是jobject。也就是 JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *env,  jobject obj)。
　　2)这里JNIEXPORT和JNICALL都是JNI的关键字，表示此函数是要被JNI调用的。而 jstring是以JNI为中介使JAVA的String类型与本地的string沟通的一种类型，我们可以视而不见，就当做String使用(具体对应 见表一)。函数的名称是JAVA_再加上java程序的package路径再加函数名组成的（参见有包的情况）。参数中，我们也只需要关心在JAVA程序 中存在的参数，至于JNIEnv*和jclass我们一般没有必要去碰它。
　　3)NewStringUTF()是JNI函数，从一个包含UTF格式编码字符的char类型数组中创建一个新的jstring对象。
　 　4) 以上程序片断jstr=env->NewStringUTF(str);是C++中的写法，不必使用env指针。因为JNIEnv函数的C ++版本包含有直接插入成员函数，他们负责查找函数指针。而对于C的写法，应改为：jstr=(*env)->NewStringUTF(env, str);因为所有JNI函数的调用都使用env指针，它是任意一个本地方法的第一个参数。env指针是指向一个函数指针表的指针。因此在每个JNI函数 访问前加前缀(*env)->，以确保间接引用函数指针。
　　在C和Java编程语言之间传送值时，需要理解这些值类型在这两种语言间的对应关系。这些都在头文件jni.h中，用typedef语句声明了这些类在目标平台上的代价类。头文件也定义了常量如：JNI_FALSE=0 和JNI_TRUE=1;
表一说明了Java类型和C类型之间的对应关系。
　　表一 Java类型和C类型
Java编程语言 C编程语言 字节 
boolean jboolean 1 
byte jbyte 1 
char jchar 2 
short jshort 2 
int jint 4 
long jlong 8 
float jfloat 4 
double jdouble 8 

现在开始对所写的程序进行编译。选择build->rebuild all对所写的程序进行编译。点击build->build MyNative.DLL生成DLL文件。
　　也可以用命令行cl来编译。具体参看其他书籍。
　　再次强调（曾经为这个东西大伤脑筋）：DLL放置地方
　　1) 当前目录。
　　2) 放在path所指的路径中
　　3) 自己在path环境变量中设置一个路径，要注意所指引的路径应该到.dll文件的上一级，如果指到.dll，则会报错。
下面就开始测试我们的所写的DLL吧（假设DLL已放置正确）。
　　public class mytest
　　{
　　public static void main(String[] args)
　　{ 
　　MyNative a=new MyNative();
　　a.HelloWord();
　　System.out.println(a.cToJava());
　　}
　　}
　　注意也要把MyNative.class放在与mytest.java同一个路径下。现在开始编译运行mytest，是不是在DOS窗口上输出：
　　Hello word!
　　Hello,world!
　　以上是我们通过JNI方法调用的一个简单C程序。但在实际情况中要比这复杂的多。特别是在通过JNI调用其他DLL时，还有很多的地方需要注意。
　　现在开始来讨论包含包的情况，步骤与上面的相同，只是有一点点不同。我们来看其中的一个函数。
　　JNIEXPORT void JNICALL Java_com_MyNative_MyNative_HelloWord (JNIEnv *env, jclass jobject)
　　{
　　printf("hello word!\n"); 
　　} 
　　我们来观察函数名称。函数的名称是JAVA_再加上java程序的package路径再加函数名组成的。现在这句话应该理解了吧。
　　我们也写一个程序来测试包含包的情况。程序略。
　　javac ./com/MyNative/mytest.java
　　java mytest
　　是不是在DOS窗口上也显示同样的内容：）。 
从   Java   程序调用   C   或   C   ++   代码的过程由六个步骤组成。我们将在下面几页中深入讨论每个步骤，但还是先让我们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。   
    
    
  编译   Java   代码。在使用   Java   类之前，必须成功地将它们编译成字节码。   
    
    
  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。     
    
    
      
  步骤   1：编写   Java   代码   第   3   页（共16   页）     
    
    
    
    
  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。   
    
  这里是名为   Sample1.java   的   Java   源代码文件的示例：   
    
    
    1.   public   class   Sample1   
    2.   {   
    3.       public   native   int   intMethod(int   n);   
    4.       public   native   boolean   booleanMethod(boolean   bool);   
    5.       public   native   String   stringMethod(String   text);   
    6.       public   native   int   intArrayMethod(int[]   intArray);   
    7.   
    8.       public   static   void   main(String[]   args)   
    9.       {   
  10.           System.loadLibrary("Sample1");   
  11.           Sample1   sample   =   new   Sample1();   
  12.           int           square   =   sample.intMethod(5);   
  13.           boolean   bool       =   sample.booleanMethod(true);   
  14.           String     text       =   sample.stringMethod("JAVA");   
  15.           int           sum         =   sample.intArrayMethod(   
  16.                                                   new   int[]{1,1,2,3,5,8,13}   );   
  17.   
  18.           System.out.println("intMethod:   "   +   square);   
  19.           System.out.println("booleanMethod:   "   +   bool);   
  20.           System.out.println("stringMethod:   "   +   text);   
  21.           System.out.println("intArrayMethod:   "   +   sum);   
  22.       }   
  23.   }   
    
    
    
    第二步接下来，我们需要将   Java   代码编译成字节码。完成这一步的方法之一是使用随   SDK   一起提供的   Java   编译器   javac。用来将   Java   代码编译成字节码的命令是：   
    
            
  javac   Sample1.java   
    
   第三步是创建   C/C++   头文件，它定义本机函数说明。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：   
    
      
  javah   Sample1     
  第四步当谈到编写   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   
  以下是   Sample1.c，它是用   C   编写的实现：   
    
    
    1.   #include   "Sample1.h"   
    2.   #include      
    3.     
    4.   JNIEXPORT   jint   JNICALL   Java_Sample1_intMethod   
    5.       (JNIEnv   *env,   jobject   obj,   jint   num)   {   
    6.         return   num   *   num;   
    7.   }   
    8.     
    9.   JNIEXPORT   jboolean   JNICALL   Java_Sample1_booleanMethod   
  10.       (JNIEnv   *env,   jobject   obj,   jboolean   boolean)   {   
  11.       return   !boolean;   
  12.   }   
  13.   
  14.   JNIEXPORT   jstring   JNICALL   Java_Sample1_stringMethod   
  15.       (JNIEnv   *env,   jobject   obj,   jstring   string)   {   
  16.           const   char   *str   =   (*env)->GetStringUTFChars(env,   string,   0);   
  17.           char   cap[128];   
  18.           strcpy(cap,   str);   
  19.           (*env)->ReleaseStringUTFChars(env,   string,   str);   
  20.           return   (*env)->NewStringUTF(env,   strupr(cap));   
  21.   }   
  22.     
  23.   JNIEXPORT   jint   JNICALL   Java_Sample1_intArrayMethod   
  24.       (JNIEnv   *env,   jobject   obj,   jintArray   array)   {   
  25.           int   i,   sum   =   0;   
  26.           jsize   len   =   (*env)->GetArrayLength(env,   array);   
  27.           jint   *body   =   (*env)->GetIntArrayElements(env,   array,   0);   
  28.           for   (i=0;   i  29.           { sum   +=   body[i];   
  30.           }   
  31.           (*env)->ReleaseIntArrayElements(env,   array,   body,   0);   
  32.           return   sum;   
  33.   }   
  34.     
  35.   void   main(){}   
    
    
    
      
  步骤   5：创建共享库文件   第   13   页（共16   页）     
    
    
    
    
   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   Solaris   系统上执行的命令。   
    
  Windows：   cl   -Ic:\jdk\include   -Ic:\jdk\include\win32   -LD   Sample1.c   -FeSample1.dll     
  Solaris：   cc   -G   -I/usr/local/jdk/include   -I/user/local/jdk/include/solaris   Sample1.c   -o   Sample1.so     
    
      
    
    
   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   Sample1   
    
    
  当运行   Sample1.class   程序时，应该获得下列结果：   
    
    
  PROMPT>java   Sample1   
  intMethod:   25   
  booleanMethod:   false   
  stringMethod:   JAVA   
  intArrayMethod:   33   
    
  PROMPT>   
    
  来自ibm的jni教程
关键字：C++创建Java虚拟机 C函数调用java方法 java调用C\C++函数 JNI机制 参数传递 

毕 业设计到了最后阶段，没想到遇到了技术上的难题。java里调用C函数的方法比较简单，就是JNI机制。但是要在C\C++里面调用java类，觉得这里 有一些有关java底层实现即java虚拟机的有趣问题，比较难。现在就把java与C++的相互调用的方法，实现过程详细写下来。 

首先，java调用C函数这个过程，《JNI机制》已有讲述，这里不再详述。现在说说参数传递的方法。一个类型的参数在JNI过程中要经过两次映射。比如在java程序里是int类型，JNI里对应就是jint类型，到了C++程序里相应转为本地类型int，如下表。 

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 
> 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 
表一 JNI类型映射 


此外，我们还可以把数组作为参数进行传递。如函数： 
JNIEXPORT void JNICALL Java_pakage_class(JNIEnv *env, jobject, jintArray i){ 
//class在java中定义为native void class(int[] i); 
jint* pi = (env)->GetIntArrayElements(i, 0 );//相当于获取数组首地址 
jsize len = (env)->GetArrayLength(i);//获取数组长度 
… 
(env)->ReleaseIntArrayElements(i, pi, 0 );//用完后释放指针 
} 

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 
表二 JNI数组存取函数 


其 次，我们来看看在C++中如何调用访问Java的属性和方法。Java程序必须运行在java虚拟机上。Java程序启动时会加载java虚拟机。在 jdk1.4\jre\bin目录下，大家可以看到client和server两个文件夹，里面都是jvm.dll。它们都是加载虚拟机的库函数。两者有 区别，但只是性能上的区别。如果我们自己加载的话，任何一个都可以。 

C++中加载虚拟机： 
添加设置以下两个include路径， JDK\INCLUDE； JDK\INCLUDE\WIN32 

#define JNI_VERSION_1_4 0x00010004 
#pragma comment (lib,"jvm.lib") 
＃i nclude 
＃i nclude 
typedef jint (JNICALL *JNICreatePROC)(JavaVM **, void **, void *); 
main（）{ 
JavaVM *jvm; 
JNIEnv *env; 
JavaVMInitArgs vm_args; 
JavaVMOption options[3]; 
vm_args.version=JNI_VERSION_1_4; 
/*设置初始化参数*/ 
options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE"; 
/*类路径，相对或绝对，可设多个，分号隔开*/ 
options[1].optionString = "-Djava.class.path=C:\\dijk\\JNI_Workplace\\MyCap\\MyCap\\Debug;.;..;"; 
options[2].optionString = " "; 
vm_args.nOptions =3; 
vm_args.options = options; 
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE; 
//------------------------------加载jvm： 
HINSTANCE jvmDll = LoadLibrary(“jdk1.4\\jre\\bin\\server\\jvm.dll”); 
if (jvmDll == NULL) printf("加载JVM动态库错误。%l", ::GetLastError()); 
//查找JNI_CreateJavaVM过程。 
JNICreatePROC jvmCreateProc = (JNICreatePROC)GetProcAddress(jvmDll, "JNI_CreateJavaVM"); 
if (jvmCreateProc == NULL) 
{ 
FreeLibrary(jvmDll); 
printf("查找JNI_CreateJavaVM过程错误。%l", ::GetLastError()); 
} 
//创建JVM： 

int res = (jvmCreateProc)(&jvm, (void **)&env, &vm_args); 
if (res < 0 || jvm == NULL || env == NULL) 
{ 
FreeLibrary(jvmDll); 
printf( "创建JVM发生错误。"); 
} 
//--------------------------------------------------------------------------------- 
j>FindClass(“pakage/class”);//加载启动类 
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || jcl == NULL) 
{ 
FreeLibrary(jvmDll); 
printf("加载启动类失败。"); 
} 
jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(jcl, “methodname” , "([Ljava/lang/String;"V);//此处的参数意义见注解1 
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || mid == NULL) 
{ 
FreeLibrary(jvmDll); 
printf("查找启动方法失败。"); 
} 
//-------------------------调用方法： 
env-> CallStaticObjectMethod( jcl, mid); //第3，4…参数就是被调方法的参数 
FreeLibrary(jvmDll); 
} 

注解1：methodname是java方法名，第三个参数可以这样得到：命令行下： 
javap –p –s class> 双引号里头的就可以作为相应的参数。 

注解2：GetStaticMethodID，CallStaticObjectMethod都是对静态成员而言，非静态成员对应GetMethodID，CallObjectMethod 


到此为止，Java与C++的相互调用就实现了。朋友们请想一想，如果java本地方法的C++函数实现中，又调用java的方法，那该怎么办呢？这里面关系好象比较复杂，绕来绕去很容易让人糊涂。先写出源码： 
Java程序： 

import javax.swing.*; 
public > static { 
System.loadLibrary("mydll"); 
} 
public native static int get(); 
public native static void set(int i);//有待c实现的方法 
public static void fuction(int i){ // static 
System.out.println("I am java fuction "+i); 
JFrame j=new JFrame(); 
j.setVisible(true); 
} 
public static void main(String[] args) 
{ 
myjava my=new myjava(); 
my.set(10); 
System.out.println(my.get());//调用c实现的方法 
my.fuction(1); 
} 
} 

javac生成myjava.class,javah myjava生成myjava.h。myjava.h内容大致如下： 
JNIEXPORT jint JNICALL Java_myjava_get 
(JNIEnv *, jclass); 
JNIEXPORT void JNICALL Java_myjava_set 
(JNIEnv *, jclass, jint); 

新建动态链接库工程mydll，添加myjava头文件，添加mydll.cpp。mydll.cpp源码如下： 

＃i nclude "myjava.h" 
int i=0; 
JNIEXPORT jint JNICALL Java_myjava_get(JNIEnv *, jclass) 
{ 
return i; 
} 
JNIEXPORT void JNICALL Java_myjava_set(JNIEnv *env, jclass, jint j) 
{ 
i=j; 
//启动类 
const char StartClass[] = "myjava"; 
//启动方法 
const char StartMethod[] = "fuction"; 
j>FindClass(StartClass); 
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || jcl == NULL) { 
printf("加载启动类失败。"); 
return; 
} 
//启动方法 
jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(jcl, StartMethod , "(I)V"); 
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || mid == NULL) { 
printf("查找启动方法失败。"); 
return ; 
} 
env-> CallStaticObjectMethod( jcl, mid,9); 
return ; 
} 

运行myjava试试看，什么结果？大家会看到屏幕左上角出现两个JFrame！！神气吧，我们在一个程序组中同时实现了C++与Java的相互调用！ 


我花了两天才比较地搞懂里面的机制，画一张图


 

图1 C++与Java互调图（点击图片单独浏览可能更清晰）