IntelliJ IDEA平台下JNI编程—HelloWorld篇

Posted 武睿傲雪

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了IntelliJ IDEA平台下JNI编程—HelloWorld篇相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

转载请注明出处：【huachao1001的专栏：http://blog.csdn.net/huachao1001/article/details/53906237】

JNI（Java Native Interface），出于学习JNI的目的，为了能够更方便快速地运行程序。本文的是在IDEA中进行，而不在androidStudio，这样能够对NDK的工作过程有个更深刻的认识，同时也能对JNI的原理有更深的理解。虽然本文是HelloWorld篇，但是其中涉及到很多内容。博主将遇到的坑都记录下来了，希望能够帮到大家。这篇文章可能是2016年的最后一篇文章了，接下来JNI相关系列文章明年推出，欢迎大家关注。

1. 搭建GCC编译环境

既然使用的了JNI，那就不可避免地需要将C/C++文件编译成dll（windows）或so（Linux）文件。因为我是在Windows平台下开发，可以有如下选择：

  1. 使用VC（或VS）编译成dll
  2. 使用GCC编译成dll

因为开发Android应用肯定是需要编译成linux平台的so文件，因此，为了后面开发android程序的兼容，使用GCC编译器比较好。而Windows平台下的GCC又可以有如下选择：

  1. 使用MinGW
  2. 使用Cygwin

这里我选择了MinGW，不管选择哪个，只要能让本地有GCC编译环境即可。

注意：搭建GCC编译环境时，一定要选择正确的GCC编译版本（32位和64位）。如果你本地安装的JDK是64位的，那么选择64位GCC，否则选择32位。这是为了使得编译后的库文件跟JVM的位一致，否则后面JVM无法调用dll（或so）。

1.1 安装MinGW

安装MinGW的方法很多，可以前往https://sourceforge.net/projects/mingw/files/MinGW/Base/gcc/ 中自己选择需要的包。老实说，我也不是很清楚哪些包需要下载，没花时间研究，感兴趣的自己研究一些各个包的功能。不过这里有个安装教程https://github.com/cpluspluscom/ChessPlusPlus/wiki/MinGW-Build-Tutorial按照这里的方法安装就可以。

另外，针对64位的，这里https://nuwen.net/mingw.html提供了完整的压缩包，直接下载https://nuwen.net/files/mingw/mingw-14.1.exe运行。如下：

其本质也是解压缩，把需要的MinGW库和程序解压到指定目录。如果懒的去看英文，我这里将我解压后的重新压缩了下，大家去下载并且解压即可直接使用。

链接: https://pan.baidu.com/s/1slpQrrJ 
密码: fykw

解压完成后，刚才指定的解压目录中的bin加入到path环境变量中。例如上面图中解压到E:\\MinGw，那么应当将E:\\MinGw\\bin加入到环境变量path中。注意，请确保bin目录确实在E:\\MinGw中，如果不在，可能在更深一层目录中，自行确定bin的目录。

做完后，打开控制台，输入：gcc -v，如下：

C:\\Users\\NetLab\\Desktop>gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=e:/mingw/bin/../libexec/gcc/x86_64-w64-mingw32/6.3.0/lto-wrapper.exe
Target: x86_64-w64-mingw32
Configured with: ../src/configure --enable-languages=c,c++ --build=x86_64-w64-mingw32 --host=x86_64-w64-mingw32 --target=x86_64-w64-mingw32 --disable-multilib --prefix=/c/temp/gcc/dest --with-sysroot=/c/temp/gcc/dest --disable-libstdcxx-pch --disable-nls --disable-shared --disable-win32-registry --enable-checking=release --with-tune=haswell
Thread model: win32
gcc version 6.3.0 (GCC)
 
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2. 开始编码

2.1 编写Java文件

新建一个java Project，创建包com.huachao.Java，如下：

在包com.huachao.java下编写HelloJNI类：

package com.huachao.java;

/**
 * Created by HuaChao on 2016/12/29.
 */
public class HelloJNI 
    static 
        // hello.dll (Windows) or libhello.so (Unixes)
        System.loadLibrary("hello");
    

    private native void sayHello();

    public static void main(String[] args) 

        new HelloJNI().sayHello();  // invoke the native method
    


 
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函数System.loadLibrary()是加载dll（windows）或so（Linux）库，只需名称即可，无需加入文件名后缀（.dll或.so）。native关键字将函数sayHello()声明为本地函数，由C/C++实现。具体的实现就在hello.dll（Windows平台）或hello.so（Linux平台）中

2.2 生成JNI头文件

2.2.1 手动输入javah指令

JNI生成头文件是通过JDK中提供的javah来完成，javah在 JDKHome/bin目录中。用法如下：

javah -jni -classpath (搜寻类目录) -d (输出目录) (类名)
 
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例如，将E:\\Porject\\out\\com\\huachao\\java目录中的HelloJNI.class生成头文件，并放入到E:\\Project\\jni中：

javah -jni -classpath  E:\\Porject\\out\\com\\huachao\\java -d E:\\Project\\jni  com.huachao.java.HelloJNI.java
 
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需要注意的是，使用javah来生成头文件（.h）时，-classpath指定的是编译后的java文件（.class）的目录，而不是源文件（.java）的目录，因此在使用javah指令之前，先build一下项目（或直接运行一下）。此时会生称out目录，所有编译后的文件都会存放在这个目录中。

接下来，直接在IDEA的Terminal窗口运行javah：

此时在jni目录中生成了头文件com_huachao_java_HelloJNI.h

内容如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_huachao_java_HelloJNI */

#ifndef _Included_com_huachao_java_HelloJNI
#define _Included_com_huachao_java_HelloJNI
#ifdef __cplusplus
extern "C" 
#endif
/*
 * Class:     com_huachao_java_HelloJNI
 * Method:    sayHello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_huachao_java_HelloJNI_sayHello
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus

#endif
#endif
 
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接下来我们只需实现Java_com_huachao_java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *, jobject)即可。仔细观察就会发现这个函数名称是有规律的，即Java_<包>_<类名>_<函数名>，JNIEXPORT和JNICALL这两个宏定义暂时不用管。JNIEnv 和jobject后面系列文章会详细介绍，这里暂时不理会。

2.2.2 一键生成头文件

在2.2.1小节中，介绍了输入javah生成头文件方法。但是如果目录层次很深，或者是有多个需要生成头文件的class文件，这工作量太大了，当然你可以通过写个小程序来实现。但是这里有个更便捷的方法。点击File>Settings>Tools>External Tools：

添加一个先的External Tools:

在HelloJNI.java文件中点击右键>External Tools>Generate Header File，

点击生成，可以看到Terminal窗口会自动运行指令。跟2.2.1小节的指令一模一样。

3. 编写C文件并编译成dll（或so）文件

3.1 手动输入命令生成

在jni目录中新建HelloJNI.c文件，如下：

编辑HelloJNI.c如下：

#include<jni.h>
#include <stdio.h>
#include "com_huachao_java_HelloJNI.h"

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_huachao_java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *env, jobject thisObj) 
   printf("Hello World!\\n");
   return;

 
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接下来就是使用GCC对HelloJNI.c编译，在Terminal窗口输入如下:

E:\\workspace\\StudyJNI>gcc -c jni/HelloJNI.c
jni/HelloJNI.c:1:17: fatal error: jni.h: No such file or directory
 #include <jni.h>

 
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发现报错，找不到jni.h头文件，将JDK目录中的include目录加入，即为：

E:\\workspace\\StudyJNI>gcc -c -I"E:\\JDK\\include" jni/HelloJNI.c
In file included from jni/HelloJNI.c:1:0:
E:\\JDK\\include/jni.h:45:20: fatal error: jni_md.h: No such file or directory
compilation terminated.

 
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又报找不到jni_md.h错误，继续将JDK目录中的include/win32加入，即：

gcc -c -I"E:\\JDK\\include" -I"E:\\JDK\\include\\win32" jni/HelloJNI.c
 
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完成编译。此时在项目中会生成HelloJNI.o文件。接下来是将HelloJNI.o转为HelloJNI.dll，即转为windows平台下的动态链接库。在Terminal中输入如下：

gcc -Wl,--add-stdcall-alias -shared -o hello.dll HelloJNI.o
 
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此时项目目录中生成了hello.dll文件:

3.2 一键生成dll

有了前面使用External Tools一键生成头文件的经验后，我们可以将编译成dll的过程命令也加入到External Tools中。前面将c文件编译链接成dll文件分了2个命令，这里我们直接通过一个命令来完成：

gcc -Wl,--add-stdcall-alias -I"E:\\JDK\\include" -I"E:\\JDK\\include\\win32" -shared -o ./lib/hello.dll ./jni/HelloJNI.c
 
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这样就将c文件编译成了dll，在这里把生成的dll文件加入到了lib目录中，而不是像之前那直接放到项目底下。因此在java.library.path应该指定目录为lib。

有了上面的命令后，可以很轻松的加入到External Tools中了。按照前面的方法，点击File>Settings>Tools>External Tools>+，输入内容如下：

name：Generate DLL 
Program：<GCC路径> 
Parameters：IntelliJ IDEA平台下JNI编程—类型映射

IntelliJ IDEA平台下JNI编程—字符串数组

IntelliJ IDEA平台下JNI编程全解

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