Java Native Interface (JNI)入門 -- 觀念篇

眾所皆知，Java是一種可以跨平台的程式語言，而JNI是可以讓Java applications跟用其它語言(諸如C,C++)寫成的應用程式或程式庫互相呼叫使用。
JNI技術的出現主要基於三個方面的應用需求：
A.解決效能問題。
B.解決周邊硬體介面呼叫問題或解決標準JAVA預設函式庫中支援你的應用程式所需的平台相關的功能。。
C.可沿用已開發過的C語言，不須重複開發移植到Java系統。

由於有C/C++的成分存在，因此JNI就失去了跨平台使用，例如從Microsoft要移植到Linux的話，C/C++的部分就必須重新修改編譯過。
以下整理了JAVA呼叫C、C呼叫JAVA兩種HelloWorld教學，大致上應該可以了解一些JNI的觀念。

實作環境:
Ubuntu 10.10
Java 1.6.0_23
gcc 4.4.5
(本次實作在PC上執行)

實作一、JAVA呼叫C
下圖是JNI中JAVA呼叫C的編譯過程:

整個過程中第5步驟如果在Linux下產生的是 .so檔案，如果是windows環境下則可以用Microsoft Visual C++產生出 .dll檔案同樣也可以使用。

Step 1: Write the Java Code
建立HelloWorld.java


Step 2: Compile the Java Code
執行javac HelloWorld.java //編譯

Step 3: Create the .h File (這是自動產生出的不要去編輯)
javah -jni HelloWorld //自動產生對應C標頭檔，內容中粗體為C的函式宣告：


Step 4: Write the Native Method Implementation
建立jni.c


Step 5: Create a Shared Library
執行
gcc -fPIC -shared -I＜jni.h 目錄＞ -I＜jni_md.h目錄＞ jni.c -o libjni.so
在實作中我下的指令如下:
gcc -fPIC -shared -I/usr/local/jdk1.6.0_23/include -I/usr/local/jdk1.6.0_23/include/linux jni.c -o libjni.so

Step 6: Run the Program
執行:
LD_LIBRARY_PATH=`pwd` java HelloWorld

完成。

實作二、C呼叫JAVA
Step 1: Write the Java Code
建立HelloWorld.java


Step 2: Compile the Java Code
執行javac HelloWorld.java //編譯

Step 3: Write the C Code
建立 Invoke.c


Step 4: Compile the C Code
執行
gcc -I＜jni.h 目錄＞ -I＜jni_md.h目錄＞ -L＜libjvm.so目錄＞ -ljvm Invoke.c -o Invoke
在實作中我下的指令如下:
gcc -I/usr/local/jdk1.6.0_23/include -I/usr/local/jdk1.6.0_23/include/linux -L/usr/local/jdk1.6.0_23/jre/lib/amd64/server -ljvm Invoke.c -o Invoke

Step 5: Run the C Program

export LD_LIBRARY_PATH="$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/jdk1.6.0_23/jre/lib/amd64/server"
./Invoke

完成。

註:如果執行中見下列錯誤訊息則代表沒有執行步驟5 export ...... (冒號後接的是 libjvm.so 的目錄)
./Invoke: error while loading shared libraries: libjvm.so: cannot open shared object file: No such file or directory

本文內容並非在Android平台執行，主要是寫出我學習Native開發的筆記分享，對於本身不熟JNI的再加上Android部分我覺得多少會提高入門的門檻，因此時間的允許情況下我計畫寫成觀念篇、實戰篇及Android實戰篇，由於本身對於JNI觀念也處於學習中，文章的部分有時間就慢慢來完成了。

參考:
JNI Wiki
http://en.wikipedia.org/wiki/Java_Native_Interface
Lesson: Compiling and Running a Java Program with a Native Method
http://www.cs.rtu.lv/PharePub/Java/Tutorial/native1.1/stepbystep/Default.htm
Trail: Java Native Interface
http://www.cs.rtu.lv/PharePub/Java/Tutorial/native1.1/Default.htm


===========延伸閱讀========================================
第一支Android NDK程式--HelloJni

Java Native Interface (JNI) 的使用時機及影響

Java Native Interface (JNI)入門 -- 觀念篇

Java Native Interface (JNI) 實戰篇

Java Native Interface (JNI) Android實戰篇(使用NDK) -- HelloUart

Java Native Interface (JNI) Android算數篇(使用NDK) -- Fibonacci Sequence

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Java Native Interface (JNI) Android C呼叫Java (底層呼叫上層)間傳遞篇--以靜態或動態類型為例

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