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java 调用 c

简介: 引用:http://blog.csdn.net/qiuxiaolong007/article/details/7555876 下面我就用JNI实现一个经典的“Hello World”程序。该程序在Java中通过JNI调用c函数实现“Hello World”的输出。
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引用:http://blog.csdn.net/qiuxiaolong007/article/details/7555876

下面我就用JNI实现一个经典的“Hello World”程序。该程序在Java中通过JNI调用c函数实现“Hello World”的输出。创建该程序分为以下步骤:

1、创建一个Java程序(HelloWorld.java)定义原生的c/c++函数。

2、用javac编译HelloWorld.java生成HelloWorld.class。

3、用javah带-jni参数编译HelloWorld.class生成HelloWorld.h文件,该文件中定义了c的函数原型。在实现c函数的时候需要。

4、创建HelloWorld.c,实现HelloWorld.h定义的函数。

5、编译HelloWorld.c生成libHelloWorld.so。

6、在java虚拟机运行java程序HelloWorld。 

     下面我们就一步一步来实现这个程序。

创建HelloWorld.java

class HelloWorld{private native void print();public static void main(String[] args){new HelloWorld().print();}static{System.loadLibrary("HelloWorld");}}

注意print方法的声明,关键字native表明该方法是一个原生代码实现的。另外注意static代码段的System.loadLibrary调用,这段代码表示在程序加载的时候,自动加载libHelloWorld.so库。

编译HelloWorld.java

在命令行中运行如下命令:

javac HelloWorld.java

在当前文件夹编译生成HelloWorld.class。

生成HelloWorld.h

在命令行中运行如下命令:

javah -jni HelloWorld

在当前文件夹中会生成HelloWorld.h。打开HelloWorld.h将会发现如下代码:

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */#include <jni.h>/* Header for class HelloWorld */#ifndef _Included_HelloWorld#define _Included_HelloWorld#ifdef __cplusplusextern "C" {#endif/* * Class:     HelloWorld * Method:    print * Signature: ()V */JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_print  (JNIEnv *, jobject);#ifdef __cplusplus}#endif#endif

该文件中包含了一个函数Java_HelloWorld_print的声明。这里面包含两个参数,非常重要,后面讲实现的时候会讲到。

实现HelloWorld.c

创建HelloWorld.c文件输入如下的代码:

#include <jni.h>#include <stdio.h>#include "HelloWorld.h"JNIEXPORT void JNICALL     Java_HelloWorld_print(JNIEnv *env, jobject obj){printf("Hello World!\n");}

注意必须要包含jni.h头文件,该文件中定义了JNI用到的各种类型,宏定义等。

另外需要注意Java_HelloWorld_print的两个参数,本例比较简单,不需要用到这两个参数。但是这两个参数在JNI中非常重要。

env代表java虚拟机环境,Java传过来的参数和c有很大的不同,需要调用JVM提供的接口来转换成C类型的,就是通过调用env方法来完成转换的。

obj代表调用的对象,相当于c++的this。当c函数需要改变调用对象成员变量时,可以通过操作这个对象来完成。

编译生成libHelloWorld.so

在Linux下执行如下命令来完成编译工作:

cc -I/usr/lib/jvm/java-6-sun/include/linux/   -I/usr/lib/jvm/java-6-sun/include/    -fPIC -shared -o libHelloWorld.so HelloWorld.c

(注:合理设置$PATH可以简化编译命令  如gcc -shared -fPIC hello_jni.c -o libHelloWorld.so)

在当前目录生成libHelloWorld.so。注意一定需要包含Java的include目录(请根据自己系统环境设定),因为Helloworld.c中包含了jni.h。

另外一个值得注意的是在HelloWorld.java中我们LoadLibrary方法加载的是“HelloWorld”,可我们生成的Library却是libHelloWorld。这是Linux的链接规定的,一个库的必须要是:lib+库名+.so。链接的时候只需要提供库名就可以了。

运行Java程序HelloWorld

大功告成最后一步,验证前面的成果的时刻到了:

java HelloWorld

如果你这步发生问题,如果这步你收到java.lang.UnsatisfiedLinkError异常,可以通过如下方式指明共享库的路径:

java -Djava.library.path='.' HelloWorld

当然还有其他的方式可以指明路径请参考《在Linux平台下使用JNI》。

我们可以看到久违的“Hello world!”输出了。

sudo cp jni.h /usr/include/

(注:编译是找不到jni.h 或者jni_md.h, 需要把%JAVA_HOME%/include/jni.h 和 %JAVA_HOME%/include/linux/jni_md.h拷贝到 /usr/include/一份)
(注:
         1、 在你载入jni类之前 放入“System.out.println(System.getProperty("java.library.path"));
         2、运行你的程序你将获得java.library.path指向的目录
         3、拷贝你的libxxx.so到java.library.path指向的某个目录下面。
            一定要将linux下的共享库(我暂且这么叫:)命名成libxxx.so的形式,"xxx"是你在System.loadLibrary("xxx")中用到的加载库名称。

             也可以通过设置LINUX下的系统变量LD_LIBRARY_PATH来添加java.library.path,只要在启动~/.bashrc中添加如下代码然后重新登录shell,就可以将动态库放在当前目录下运行你的jni程序了。export LD_LIBRARY_PATH=.:..:$LD_LIBRARY_PATH

 

下篇:Android NDK HelloJNI

 

入门的最好办法就是学习Android自带的例子, 这里就通过学习Android的NDK自带的demo程序:hello-jni来达到这个目的。

1、 开发环境的搭建

  1)android的NDK开发需要在linux下进行: 因为需要把C/C++编写的代码生成能在arm上运行的.so文件,这就需要用到交叉编译环境,而交叉编译需要在linux系统下才能完成。

  2)安装android-ndk开发包,这个开发包可以在google android 官网下载: 通过这个开发包的工具才能将android jni 的C/C++的代码编译成库

  3)android应用程序开发环境: 包括eclipse、java、 android sdk、 adt等。

  如何下载和安装android-ndk我这里就不啰嗦了,安装完之后,需要将android-ndk的路劲加到环境变量PATH中:

    sudo gedit /etc/environment

  在environment的PATH环境变量中添加你的android-ndk的安装路劲,然后再让这个更改的环境变量立即生效:

     source  /etc/environment

  经过了上述步骤,在命令行下敲:

    ndk-bulid

  弹出如下的错误,而不是说ndk-build not found,就说明ndk环境已经安装成功了。

    Android NDK: Could not find application project directory !    
    Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it.    
    /home/braincol/workspace/android/android-ndk-r5/build/core/build-local.mk:85: *** Android NDK: Aborting    .  Stop.

 2.代码的编写

  1)首先是写java代码

  建立一个Android应用工程HelloJni,创建HelloJni.java文件:

  HelloJni.java :

复制代码
import android.app.Activity;
import android.widget.TextView;
import android.os.Bundle;

public class HelloJni extends Activity
{
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
    {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        TextView  tv = new TextView(this);
        tv.setText( stringFromJNI() );
        setContentView(tv);
    }


    /* A native method that is implemented by the 'hello-jni' native library, which is packaged with this application. */
    public native String  stringFromJNI();

    public native String  unimplementedStringFromJNI();



    /* this is used to load the 'hello-jni' library on application startup. The library has already been unpacked into

      /data/data/com.example.HelloJni/lib/libhello-jni.so at installation time by the package manager. */
    static {
        System.loadLibrary("hello-jni");
    }
}
复制代码

  这段代码很简单,注释也很清晰,这里只提两点::

static{
System.loadLibrary("hello-jni");
}

  表明程序开始运行的时候会加载hello-jni, static区声明的代码会先于onCreate方法执行。如果你的程序中有多个类,而且如果HelloJni这个类不是你应用程序的入口,那么hello-jni(完整的名字是libhello-jni.so)这个库会在第一次使用HelloJni这个类的时候加载。

public native String stringFromJNI();
public native String unimplementedStringFromJNI();

  可以看到这两个方法的声明中有 native 关键字, 这个关键字表示这两个方法是本地方法,也就是说这两个方法是通过本地代码(C/C++)实现的,在java代码中仅仅是声明。

  用eclipse编译该工程,生成相应的.class文件,这步必须在下一步之前完成,因为生成.h文件需要用到相应的.class文件。

2)编写相应的C/C++代码

  刚开始学的时候,有个问题会让人很困惑,相应的C/C++代码如何编写,函数名如何定义? 这里讲一个方法,利用javah这个工具生成相应的.h文件,然后根据这个.h文件编写相应的C/C++代码。

  a. 生成相应.h文件:

  就拿我这的环境来说,首先在终端下进入刚刚建立的HelloJni工程的目录:

braincol@ubuntu:~$ cd workspace/android/NDK/hello-jni/

  ls查看工程文件  

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls
AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  res  src

  可以看到目前仅仅有几个标准的android应用程序的文件(夹)。

  首先我们在工程目录下建立一个jni文件夹:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ mkdir jni
braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls
AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  jni  res  src

  下面就可以生成相应的.h文件了:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ javah -classpath bin -d jni com.example.hellojni.HelloJni

  -classpath bin:表示类的路劲

  -d jni: 表示生成的头文件存放的目录

  com.example.hellojni.HelloJni 则是完整类名

  这一步的成功要建立在已经在 bin/com/example/hellojni/  目录下生成了 HelloJni.class的基础之上。现在可以看到jni目录下多了个.h文件:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd jni/
braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ ls
com_example_hellojni_HelloJni.h

  我们来看看com_example_hellojni_HelloJni.h的内容:

  com_example_hellojni_HelloJni.h :

复制代码
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include <jni.h>

/* Header for class com_example_hellojni_HelloJni */

#ifndef _Included_com_example_hellojni_HelloJni

#define _Included_com_example_hellojni_HelloJni

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/*

 * Class:     com_example_hellojni_HelloJni

 * Method:    stringFromJNI

 * Signature: ()Ljava/lang/String;

 */

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI

  (JNIEnv *, jobject);


/*

 * Class:     com_example_hellojni_HelloJni

 * Method:    unimplementedStringFromJNI

 * Signature: ()Ljava/lang/String;

 */

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI

  (JNIEnv *, jobject);


#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif
复制代码

  上面代码中的JNIEXPORT 和 JNICALL 是jni的宏,在android的jni中不需要,当然写上去也不会有错。从上面的源码中可以看出这个函数名那是相当的长啊。。。。 不过还是很有规律的, 完全按照:java_pacakege_class_mathod 形式来命名。

  也就是说:

  Hello.java中 stringFromJNI() 方法对应于 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 方法

  HelloJni.java中的 unimplementedStringFromJNI() 方法对应于 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI() 方法 

  注意下其中的注释:

  Signature: ()Ljava/lang/String; 

  ()Ljava/lang/String;()表示函数的参数为空(这里为空是指除了JNIEnv *, jobject 这两个参数之外没有其他参数,JNIEnv*, jobject是所有jni函数必有的两个参数,分别表示jni环境和对应的java类(或对象)本身),Ljava/lang/String; 表示函数的返回值是java的String对象。

 

b. 编写相应的.c文件:

  hello-jni.c :

复制代码
#include <string.h>
#include <jni.h>


/* This is a trivial JNI example where we use a native method

 * to return a new VM String. See the corresponding Java source

 * file located at:

 *   apps/samples/hello-jni/project/src/com/example/HelloJni/HelloJni.java

 */

jstring Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz )
{
    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");
}
复制代码

  这里只是实现了Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI方法,而 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI 方法并没有实现,因为在HelloJni.java中只调用了stringFromJNI()方法,所以unimplementedStringFromJNI()方法没有实现也没关系,不过建议最好还是把所有java中定义的本地方法都实现了,写个空函数也行啊。。。有总比没有好。

  Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 函数只是简单的返回了一个内容为 "Hello from JNI !" 的jstring对象(对应于java中的String对象)。hello-jni.c文件已经编写好了,现在可以把com_example_hellojni_HelloJni.h文件给删了,当然留着也行,只是我还是习惯把不需要的文件给清理干净了。

 

3)编译hello-jni.c 生成相应的库

a 编写Android.mk文件

  在jni目录下(即hello-jni.c 同级目录下)新建一个Android.mk文件,Android.mk 文件是Android 的 makefile文件,内容如下:

复制代码
# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project

#

# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");

# you may not use this file except in compliance with the License.

# You may obtain a copy of the License at

#

#      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#

# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software

# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,

# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.

# See the License for the specific language governing permissions and

# limitations under the License.

#

LOCAL_PATH := $(call my-dir)



include $(CLEAR_VARS)



LOCAL_MODULE    := hello-jni

LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c



include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
复制代码

  这个Androd.mk文件很短,下面我们来逐行解释下:

    LOCAL_PATH := $(call my-dir)

  一个Android.mk 文件首先必须定义好LOCAL_PATH变量。它用于在开发树中查找源文件。在这个例子中,宏函数’my-dir’, 由编译系统提供,用于返回当前路径(即包含Android.mk file文件的目录)。

    include $( CLEAR_VARS)

  CLEAR_VARS由编译系统提供,指定让GNU MAKEFILE为你清除许多LOCAL_XXX变量(例如 LOCAL_MODULE, LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES, 等等...), 除LOCAL_PATH 。这是必要的,因为所有的编译控制文件都在同一个GNU MAKE执行环境中,所有的变量都是全局的。

    LOCAL_MODULE := hello-jni

  编译的目标对象,LOCAL_MODULE变量必须定义,以标识你在Android.mk文件中描述的每个模块。名称必须是唯一的,而且不包含任何空格。

注意:编译系统会自动产生合适的前缀和后缀,换句话说,一个被命名为'hello-jni'的共享库模块,将会生成'libhello-jni.so'文件。

  重要注意事项:如果你把库命名为‘libhello-jni’,编译系统将不会添加任何的lib前缀,也会生成 'libhello-jni.so',这是为了支持来源于Android平台的源代码的Android.mk文件,如果你确实需要这么做的话。

    LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

  LOCAL_SRC_FILES变量必须包含将要编译打包进模块中的C或C++源代码文件。注意,你不用在这里列出头文件和包含文件,因为编译系统将会自动为你找出依赖型的文件;仅仅列出直接传递给编译器的源代码文件就好。

  注意,默认的C++源码文件的扩展名是’.cpp’. 指定一个不同的扩展名也是可能的,只要定义LOCAL_DEFAULT_CPP_EXTENSION变量,不要忘记开始的小圆点(也就是’.cxx’,而不是’cxx’)

    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

  BUILD_SHARED_LIBRARY表示编译生成共享库,是编译系统提供的变量,指向一个GNU Makefile脚本,负责收集自从上次调用'include $(CLEAR_VARS)'以来,定义在LOCAL_XXX变量中的所有信息,并且决定编译什么,如何正确地去做。还有 BUILD_STATIC_LIBRARY变量表示生成静态库:lib$(LOCAL_MODULE).a, BUILD_EXECUTABLE 表示生成可执行文件。

 

b. 生成.so共享库文件

  Andro文件已经编写好了,现在可以用android NDK开发包中的 ndk-build脚本生成对应的.so共享库了,方法如下:

    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ cd .. 
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls 
    AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  jni  libs  obj  res  src 
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ndk-build 
    Gdbserver      : [arm-linux-androideabi-4.4.3] libs/armeabi/gdbserver 
    Gdbsetup       : libs/armeabi/gdb.setup 
    Install        : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so 

  可以看到已经正确的生成了libhello-jni.so共享库了, 我们去 libs/armeabi/ 目录下看看:

    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd libs/ 
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ ls 
    armeabi 
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ cd armeabi/ 
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs/armeabi$ ls 
    gdbserver  gdb.setup  libhello-jni.so

4)在eclipse重新编译HelloJni工程,生成apk

  eclipse中刷新下HelloJni工程,重新编译生成apk,libhello-jni.so共享库会一起打包在apk文件内。在模拟器中看看运行结果。



(注:如果上述mk文件编译提示Android NDK: /home/long/urza/workspace/MyHelloJni/jni/Android.mk:hello-jni: LOCAL_MODULE_FILENAME should not include file extensions    
Android NDK: /home/long/urza/workspace/MyHelloJni/jni/Android.mk:hello-jni: LOCAL_MODULE_FILENAME must not contain a file extension 错误的时候,可以显式指定一下LOCAL_MODULE_FILENAME...如下:

LOCAL_PATH:=$(call my-dir)

include $(clear_VARS)


LOCAL_MODULE:=hello-jni


LOCAL_MODULE_FILENAME:=libhello-jni


LOCAL_SRC_FILES:=hello-jni.c


include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

)

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