Mac下Java的native方法以及JNI调用C语言

约定不等于承诺〃 2022-07-14 09:40 313阅读 0赞

# 1.native方法 #

最近在读JDK NIO的源代码的时候发现了很多的native方法，这些方法都只给出了native修饰的定义，并没有给出实现体，并且也没有实现体，形式上和接口很类似。但是这些其实是特定的native方法，那么什么是native方法呢？下面给出以下示例：

//sun.nio.ch;包里面的IOUtil工具类下面有一些native方法
    static native boolean randomBytes(byte[] var0);
    
        static native long makePipe(boolean var0);
    
        static native boolean drain(int var0) throws IOException;
    
        static native void configureBlocking(FileDescriptor var0, boolean var1) throws IOException;
    
        static native int fdVal(FileDescriptor var0);
    
        static native void setfdVal(FileDescriptor var0, int var1);
    
        static native int iovMax();
    
        static native int fdLimit();
    
        static native void initIDs();
    
        //static代码段，这里加载JNI调用的C/C++代码
        static {
            Util.load();
            IOV_MAX = iovMax();
        }

> native方法称为本地方法。在java源程序中以关键字“native”声明，不提供函数体。其实现使用C/C++语言在另外的文件中编写，编写的规则遵循Java本地接口的规范Java native Interface(简称JNI)。简而言就是Java中声明的可调用的使用C/C++实现的方法。

标识符native可以与所有其它的java标识符连用，但是abstract除外。这是合理的，因为native暗示这些方法是有实现体的，只不过这些实现体是非java的，但是abstract却显然的指明这些方法无实现体。native与其它java标识符连用时，其意义同非Native Method并无差别，比如native static表明这个方法可以在不产生类的实例时直接调用，这非常方便，比如当你想用一个native method去调用一个C的类库时。上面的第三个方法用到了native synchronized，JVM在进入这个方法的实现体之前会执行同步锁机制（就像java的多线程。）

一个native method方法可以返回任何java类型，包括非基本类型，而且同样可以进行异常控制。这些方法的实现体可以制一个异常并且将其抛出，这一点与java的方法非常相似。当一个native method接收到一些非基本类型时如Object或一个整型数组时，这个方法可以访问这非些基本型的内部，但是这将使这个native方法依赖于你所访问的java类的实现。有一点要牢牢记住：我们可以在一个native method的本地实现中访问所有的java特性，但是这要依赖于你所访问的java特性的实现，而且这样做远远不如在java语言中使用那些特性方便和容易。

native method的存在并不会对其他类调用这些本地方法产生任何影响，实际上调用这些方法的其他类甚至不知道它所调用的是一个本地方法。JVM将控制调用本地方法的所有细节。需要注意当我们将一个本地方法声明为final的情况。用java实现的方法体在被编译时可能会因为内联而产生效率上的提升。但是一个native final方法是否也能获得这样的好处却是值得怀疑的，但是这只是一个代码优化方面的问题，对功能实现没有影响。

如果一个含有本地方法的类被继承，子类会继承这个本地方法并且可以用java语言重写这个方法（这个似乎看起来有些奇怪），同样的如果一个本地方法被final标识，它被继承后不能被重写。

本地方法非常有用，因为它有效地扩充了JVM .事实上，我们所写的java代码已经用到了本地方法，在sun的java的并发（多线程）的机制实现中，许多与操作系统的接触点都用到了本地方法，这得java程序能够超越java运行时的界限。有了本地方法，java程序可以做任何应用层次的任务。

# 2. JNI实现native方法(Java调用C语言的实现) #

JNI的实现步骤如下：  
1. 编写带有native声明的方法的Java类  
2. 使用javac命令编译编写的Java类  
3. 使用java -jni *\*\**来生成后缀名为.h的头文件  
4. 使用其他语言（C、C++）实现本地方法  
5. 将本地方法编写的文件生成动态链接库

下面给出一个最简单的

## 1. 编写含有native方法的类： ##

public class HelloWorld{ 
        public native void hello();
    
        static {
            //设置查找路径为当前项目路径
            System.setProperty("java.library.path", ".");
            //加载动态库的名称
            System.loadLibrary("hello");
        }
    
        public static void main(String[] args){
            new HelloWorld().hello();
        }
    }

## 2.编译代码： ##

$javac HelloWorld.java

这时就会生成HelloWorld.class文件

## 3. 使用java -jni *\*\**来生成后缀名为.h的头文件 ##

根据上面的Java代码，调用jni命令

$javah -jni HelloWorld

这就会生成HelloWorld.h文件,这个文件里面的内容是不能被修改的。下面我们看一下这个文件内容：

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

## 4. 使用其他语言（C、C++）实现本地方法 ##

这里创建HelloWorldImpl.c源文件实现功能：

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

## 5. 将本地方法编写的文件生成动态链接库 ##

使用命令生成动态链接库：

$gcc -dynamiclib -I /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.7.0\_72.jdk/Contents/Home/include/ HelloWorldImpl.c -o libhello.jnilib

后面的那个libhello.jnilib就是生成的动态链接库；但是运行这个命令时报错了，显示：

In file included from HelloWorldImpl.c:1:
    /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.7.0_72.jdk/Contents/Home/include/jni.h:45:10: fatal error:
          'jni_md.h' file not found
    #include "jni_md.h"
             ^
    1 error generated.

提示jni\_md.h这个文件找不到；我们执行下面的命令拷贝一份：  
￥sudo cp /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.7.0\_72.jdk/Contents/Home/include/darwin/jni\_md.h /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.7.0\_72.jdk/Contents/Home/include

后面在执行生成动态链接库的命令就成功了，下面图示最后的文件列表：  
![这里写图片描述][20161205213825487]

## 5.最后执行可执行文件 ##

$ java HelloWorld  
得到运行结果。  
![这里写图片描述][20161205213904548]

## 6. 注意： ##

我们使用gcc生成的动态链接库；在Mac下的后缀是固定的，就是.jnilib。此外我们生成的动态链接库必须是以lib开头的，而且我们加载动态库时需要去掉前面的lib.比如上面的例子，生成的是libhello.jnilib，后面调用加载动态库时使用的是hello这个动态库名。

[20161205213825487]: /images/20220714/19676f9082ab4306886ea6f4ce131451.png
[20161205213904548]: /images/20220714/618ad5795dd9416f832f1a804f1ef9cb.png