JNI技術(shù)在嵌入式開發(fā)中的應(yīng)用

　　嵌入式軟件的基本體系結(jié)構(gòu)包括嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)RTOS(RealTime operating Systerrl)、嵌入式設(shè)備驅(qū)動程序、嵌入式應(yīng)用程序編程接口(中間件)和嵌入式應(yīng)用程序?！∫淮尉幊?，到處使用”的Java軟件概念原本就是針對網(wǎng)上嵌入式小設(shè)備提出的，幾經(jīng)周折，目前SUN公司已推出了J2ME(Java 2 P1atform Micro Edition)針對信息家電的Java版本，其技術(shù)日趨成熟，開始投入使用。SUN公司Java虛擬機(jī)(JVM)技術(shù)的有序開放，使得Java軟件真正實(shí)現(xiàn)跨平臺運(yùn)行，即Java應(yīng)用小程序能夠在帶有JVM的任何硬軟件系統(tǒng)上執(zhí)行。加上Java語言本身所具有的安全性、可靠性和可移植性等特點(diǎn)，對實(shí)現(xiàn)瘦身上網(wǎng)的信息家電等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備十分有利，同時對嵌入式設(shè)備特別是上網(wǎng)設(shè)備軟件編程技術(shù)產(chǎn)生了很大的影響。

　　1 Java的性能問題及幾種解決方案

　　Java程序也有其本身的缺陷，那就是其效率問題。由于Java是一種介于解釋型和編譯型之間的語言，其對內(nèi)存的管理是通過JVM虛擬機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，同樣的程序，如果用編譯型語言C來實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)行速度一般要比Java快得多。因此，提高Java的性能就顯得十分重要。

　　迄今為止，人們?yōu)樘岣逬ava的運(yùn)行速度而做出的許多努力，主要集中在程序設(shè)計(jì)的方法和模式選擇方面。但是由于算法和設(shè)計(jì)模式的優(yōu)化是通用的，對Java有效的優(yōu)化算法和設(shè)計(jì)模式，對其他編譯語言也基本適用，因此不能從根本上改變Java程序與編譯型語言在執(zhí)行效率方面的差異。

　　另外，JIT(Just In Time，及時編譯)技術(shù)也是一個比較好的思想。它的基本原理是，首先，通過Java編譯器把Java源代碼編譯成與平臺無關(guān)的二進(jìn)制字節(jié)碼。然后，在Java程序真正執(zhí)行之前，系統(tǒng)通過JIT編譯器把Java的字節(jié)碼編譯為本地化機(jī)器碼。最后，系統(tǒng)執(zhí)行本地化機(jī)器碼，不用對字節(jié)碼進(jìn)行解釋。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，大大提高了Java程序的性能，縮短了加載程序的時間;同時，由于編譯的結(jié)果并不在程序運(yùn)行期間保存，因此也節(jié)約了存儲空間。缺點(diǎn)是，由于JIT編譯器對所有的代碼都想優(yōu)化，因此同樣也占用了很多時間。

　　動態(tài)優(yōu)化技術(shù)即提前編譯為機(jī)器碼的技術(shù)(dynamicopttmization，ahead of time technology)是提高Java性能的另一個嘗試。動態(tài)優(yōu)化技術(shù)充分利用了Java源碼編譯、字節(jié)碼編譯、動態(tài)編譯和靜態(tài)編譯的技術(shù)。其輸入是Java的源碼或字節(jié)碼。而輸出是經(jīng)過高度優(yōu)化的可執(zhí)行代碼和動態(tài)庫(WindoW中是.dil文件，UNIX中是共享庫.a.so文件)。其優(yōu)點(diǎn)是能大大提高程序的性能，缺點(diǎn)是破壞了Java的可移植性，也對Java的安全帶來了一定的隱患。

　　2 JNI技術(shù)

　　實(shí)際上，有一種通常被忽視的技術(shù)可以在很大程度上解決這個難題，那就是JNI(Java Native Interface，Java本地化方法)。圖1是JNI技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一般步驟。

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　　(1)編寫Java類代碼

　　其中，需要JNI實(shí)現(xiàn)的方法應(yīng)當(dāng)用native關(guān)鍵字聲明。在該類中，用System.1oadLibrary()方法加載需要的動態(tài)鏈接庫。關(guān)鍵代碼如下：

　　//Compute.java

　　public class Compute{

　　public native double comp (double params);

　　static{

　　//調(diào)用動態(tài)鏈接庫

　　System.loadLibrary(“mathlib”);

　　}

　　(2)編譯成字節(jié)代碼

　　在這個過程中，由于采用了native關(guān)鍵字聲明，Java編譯器會忽視沒有代碼體的JNI方法部分。

　　(3)生成相關(guān)JNI方法的頭文件

　　這個過程的實(shí)現(xiàn)一般是通過利用jlavah-jni * class生成的，也可以手工生成該文件;但是由于Java虛擬機(jī)是根據(jù)一定的命名規(guī)范完成對JNI方法的調(diào)用，所以手工編寫頭文件需要特別小心。

　　上述文件產(chǎn)生的頭文件部分代碼如下：

　　//Compute.h

　　;

　　extern“C”{

　　JNIEXPORT jdoubleJNICALL Java_Compute_comp(JNI-Env *, jobject, jdoubleArray);

　　;

　　JNI函數(shù)名稱分為三部分：首先是Java關(guān)鍵字，供Java虛擬機(jī)識別;然后是調(diào)用者類名稱(全限定的類名，其中用下劃線代替名稱分隔符);最后是對應(yīng)的方法名稱，各段名稱之間用下劃線分割。

　　JNI函數(shù)的參數(shù)也由三部分組成：首先是JNIEnv *,是一個指向JNI運(yùn)行環(huán)境的指針;第二個參數(shù)隨本地方法是靜態(tài)還是非靜態(tài)而有所不同一一非靜態(tài)本地方法的第二個參數(shù)是對對象的引用，而靜態(tài)本地方法的第二個參數(shù)是對其Java類的引用;其余的參數(shù)對應(yīng)通常Java方法的參數(shù)，參數(shù)類型需要根據(jù)一定規(guī)則進(jìn)行映射。