如何用Java代碼調(diào)用

我們前面在介紹 JDK 源碼 Object.class 類的時(shí)候，講過 getClass() 方法、hashCode()方法、clone() 方法，其中方法簽名如下：

public final native Class< ? > getClass();
public native int hashCode();
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

你敢說你沒用過這些方法？如果你用過，那你就是一定用過不是Java語言編寫的方法。
答案就是【native】關(guān)鍵詞，用此關(guān)鍵詞修飾的方法，多數(shù)情況就不是用Java實(shí)現(xiàn)的。
那么為什么要用 native 來修飾方法，這樣做有什么用？

1、JNI：Java Native Interface

在介紹 native 之前，我們先了解什么是 JNI。

一般情況下，我們完全可以使用 Java 語言編寫程序，但某些情況下，Java 可能會(huì)不滿足應(yīng)用程序的需求，或者是不能更好的滿足需求，比如：

①、標(biāo)準(zhǔn)的 Java 類庫不支持應(yīng)用程序平臺(tái)所需的平臺(tái)相關(guān)功能。

②、我們已經(jīng)用另一種語言編寫了一個(gè)類庫，如何用Java代碼調(diào)用？

③、某些運(yùn)行次數(shù)特別多的方法代碼，為了加快性能，我們需要用更接近硬件的語言（比如匯編）編寫。

上面這三種需求，其實(shí)說到底就是如何用 Java 代碼調(diào)用不同語言編寫的代碼。那么 JNI 應(yīng)運(yùn)而生了。

從Java 1.1開始，Java Native Interface (JNI)標(biāo)準(zhǔn)就成為java平臺(tái)的一部分，它允許Java代碼和其他語言寫的代碼進(jìn)行交互。JNI一開始是為了本地已編譯語言，尤其是C和C++而設(shè)計(jì) 的，但是它并不妨礙你使用其他語言，只要調(diào)用約定受支持就可以了。使用java與本地已編譯的代碼交互，通常會(huì)喪失平臺(tái)可移植性。但是，有些情況下這樣做是可以接受的，甚至是必須的，比如，使用一些舊的庫，與硬件、操作系統(tǒng)進(jìn)行交互，或者為了提高程序的性能。JNI標(biāo)準(zhǔn)至少保證本地代碼能工作在任何Java 虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)下。

通過 JNI，我們就可以通過 Java 程序（代碼）調(diào)用到操作系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的庫函數(shù)，從而與其他技術(shù)和系統(tǒng)交互，使用其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的功能；同時(shí)其他技術(shù)和系統(tǒng)也可以通過 JNI 提供的相應(yīng)原生接口開調(diào)用 Java 應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的功能。

在windows系統(tǒng)上，一般可執(zhí)行的應(yīng)用程序都是基于 native 的PE結(jié)構(gòu)，windows上的 JVM 也是基于native結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。Java應(yīng)用體系都是構(gòu)建于 JVM 之上。

可能有人會(huì)問，Java不是跨平臺(tái)的嗎？如果用 JNI，那么程序不就將失去跨平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)?確實(shí)是這樣的。

JNI 的缺點(diǎn)：

①、程序不再跨平臺(tái)。要想跨平臺(tái)，必須在不同的系統(tǒng)環(huán)境下重新編譯本地語言部分。

②、程序不再是絕對(duì)安全的，本地代碼的不當(dāng)使用可能導(dǎo)致整個(gè)程序崩潰。一個(gè)通用規(guī)則是，你應(yīng)該讓本地方法集中在少數(shù)幾個(gè)類當(dāng)中。這樣就降低了JAVA和C之間的耦合性。

目前來講使用 JNI 的缺點(diǎn)相對(duì)于優(yōu)點(diǎn)還是可以接受的，可能后面隨著 Java 的技術(shù)發(fā)展，我們不在需要 JNI，但是目前 JDK 還是一直提供對(duì) JNI 標(biāo)準(zhǔn)的支持。

3、用C語言編寫程序本地方法

上面講解了什么是 JNI，那么我們接下來就寫個(gè)例子，如何用 Java 代碼調(diào)用本地的 C 程序。

官方文檔如下：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html

步驟如下：

①、編寫帶有 native 聲明的方法的java類，生成.java文件；(注意這里出現(xiàn)了 native 聲明的方法關(guān)鍵字）

②、使用 javac 命令編譯所編寫的java類，生成.class文件；

③、使用 javah -jni java類名 生成擴(kuò)展名為 h 的頭文件，也即生成.h文件；

④、使用C/C++（或者其他編程語言）實(shí)現(xiàn)本地方法，創(chuàng)建.h文件的實(shí)現(xiàn)，也就是創(chuàng)建.cpp文件實(shí)現(xiàn).h文件中的方法；

⑤、將C/C++編寫的文件生成動(dòng)態(tài)連接庫，生成dll文件；

下面我們通過一個(gè) HelloWorld 程序的調(diào)用來完成這幾個(gè)步驟。

注意：下面所有操作都是在所有操作都是在目錄：D:JNI 下進(jìn)行的。

一、編寫帶有 native 聲明的方法的java類

public class HelloJNI {
    //native 關(guān)鍵字告訴 JVM 調(diào)用的是該方法在外部定義
    private native void helloJNI();

    static{
        System.loadLibrary("helloJNI");//載入本地庫
    }
    public static void main(String[] args) {
        HelloJNI jni = new HelloJNI();
        jni.helloJNI();
    }

}

用 native 聲明的方法表示告知 JVM 調(diào)用，該方法在外部定義，也就是我們會(huì)用 C 語言去實(shí)現(xiàn)。

System.loadLibrary("helloJNI");加載動(dòng)態(tài)庫，參數(shù) helloJNI 是動(dòng)態(tài)庫的名字。我們可以這樣理解：程序中的方法 helloJNI() 在程序中沒有實(shí)現(xiàn)，但是我們下面要調(diào)用這個(gè)方法，怎么辦呢？我們就需要對(duì)這個(gè)方法進(jìn)行初始化，所以用 static 代碼塊進(jìn)行初始化。

這時(shí)候如果我們直接運(yùn)行該程序，會(huì)報(bào)“A Java Exception has occurred”錯(cuò)誤：

二、使用 javac 命令編譯所編寫的java類，生成.class文件

執(zhí)行上述命令后，生成 HelloJNI.class 文件：

三、使用 javah -jni java類名 生成擴(kuò)展名為 h 的頭文件

執(zhí)行上述命令后，在 D:/JNI 目錄下多出了個(gè) HelloJNI.h 文件：

四、使用C語言實(shí)現(xiàn)本地方法 如果不想安裝visual studio 的，我們需要在 windows平臺(tái)安裝 gcc。

安裝教程如下：http://blog.csdn.net/altland/article/details/63252757

注意安裝版本的選擇，根據(jù)系統(tǒng)是32位還是64位來選擇。64位點(diǎn)擊下載。

安裝完成之后注意配置環(huán)境變量，在 cmd 中輸入 g++ -v，如果出現(xiàn)如下信息，則安裝配置完成：

接著輸入如下命令：

gcc -m64  -Wl,--add-stdcall-alias -I"C:Program FilesJavajdk1.8.0_152include" -I"C:Program FilesJavajdk1.8.0_152includeincludewin32" -shared -o helloJNI.dll helloJNI.c

-m64表示生成dll庫是64位的。后面的路徑表示本機(jī)安裝的JDK路徑。生成之后多了一個(gè)helloJNI.dll 文件

最后運(yùn)行 HelloJNI：輸出 Hello JNI! 大功告成。

4、JNI調(diào)用C的流程圖

圖片引用自：https://www.cnblogs.com/Qian123/p/5702574.html

5、native關(guān)鍵字

通過上面介紹了那么多JNI的知識(shí)，終于到介紹本篇文章的主角——native 關(guān)鍵字了。相信大家看完上面的介紹，應(yīng)該也是知道什么是 native 了吧。

native 用來修飾方法，用 native 聲明的方法表示告知 JVM 調(diào)用，該方法在外部定義，我們可以用任何語言去實(shí)現(xiàn)它。簡(jiǎn)單地講，一個(gè)native Method就是一個(gè) Java 調(diào)用非 Java 代碼的接口。

native 語法：

①、修飾方法的位置必須在返回類型之前，和其余的方法控制符前后關(guān)系不受限制。

②、不能用 abstract 修飾，也沒有方法體，也沒有左右大括號(hào)。

③、返回值可以是任意類型

我們?cè)谌粘＞幊讨锌吹絥ative修飾的方法，只需要知道這個(gè)方法的作用是什么，至于別的就不用管了，操作系統(tǒng)會(huì)給我們實(shí)現(xiàn)。

6、小結(jié)

好了，這就是Java中對(duì) native 關(guān)鍵詞的介紹。