简介

相信每个程序员都有一个成为 C++大师的梦想，毕竟 C++程序员处于程序员鄙视链的顶端，他可以俯视任何其他语言的程序员。

但事实情况是，无数的程序员从小白到放弃，鉴于 C++的难度，最后都投入了 java 的怀抱。JAVA 以他宽广的胸怀接纳了一众无法登顶 C++的程序员。

开个玩笑，C 和 C++的优势在于和系统底层的交互和其运行的速度和效率，JAVA 的优势在与广泛的应用框架，可以快速搭建所需的应用程序。两者各有所长。

框架的好处就是降低了程序开发的难度，让应用程序可以快速批量复制。

大家知道，JVM 底层是使用 C 和 C++来编写的，而 JAVA 字节码适合 JVM 进行交互的，所以直观上看来，JAVA 是可以和底层的 C++代码进行交互的。那么如何交互呢？会不会很复杂？

今天本文带大家一一揭晓。

JDK 的本地方法

所谓本地方法就是调用操作系统或者其他底层库的方法。这些方法属于系统的外部接口，用于程序和操作系统之间进行交互。大家想一下，JDK 中有哪些本地的方法呢？

第一个想到的应该就是文件操作，因为文件操作肯定需要依赖与系统底层提供的 IO 接口。我们先具体来看一下 File 的 delete 方法的实现：

    public boolean delete() {        @SuppressWarnings("removal")        SecurityManager security = System.getSecurityManager();        if (security != null) {            security.checkDelete(path);        }        if (isInvalid()) {            return false;        }        return fs.delete(this);    }

File 的 delete 方法首先调用 SecurityManager 来进行权限判断，看是否可以删除。如果可以删除则继续调用 FileSystem 的 delete 方法。

我们继续查看 FileSystem 的 delete 方法：

public abstract boolean delete(File f);

可以看到 FileSystem 中的 delete 方法是一个抽象方法，需要具体的实现。

而这个实现是和平台有关系的，如果你是 linux 或者 mac 系统，那么它的实现类是 UnixFileSystem,它的 delete 方法如下：

    public boolean delete(File f) {        if (useCanonCaches) {            cache.clear();        }        if (useCanonPrefixCache) {            javaHomePrefixCache.clear();        }        return delete0(f);    }    private native boolean delete0(File f);

可以看到，delete 方法最终会调用 delete0 方法，而这个方法是一个 native 方法，表示该方法需要调用系统本地的方法。

JDK 提供了一个 JAVA 调用本地系统方法的实现，叫做 JNI，全称是 Java Native Interface,它是从 JAVA1.1 中引入的一项技术。它允许 Java 代码和其他语言写的代码进行交互。

为了验证 JNI 的可行性，我们接下来自己实现一个 native 的方法，并在 java 中调用，看看是否能够成功。

自定义 native 方法

在 JAVA 中定义 native 方法很简单，我们只需要在方法描述前面加上 native 关键字即可，这个方法并不需要任何实现。举个具体的例子如下：

public class JNIUsage {
    public native void printMsg();
    public static void main(String[] args) {        //加载C文件        System.loadLibrary("JNIUsage");        JNIUsage jniUsage = new JNIUsage();        jniUsage.printMsg();    }}

上面的例子中，我们定义了一个 native 的 printMsg，然后在 main 中首先加载包含该实现的 Library 文件，之后就可以像正常的 JAVA 方法一样进行调用。

那么这么实现这个 native 方法呢？

不管熟悉还是不熟悉 C++的朋友应该都听过头文件的概念，一般来说我们在头文件中定义好要实现的方法，然后在具体的内容文件中对头文件中定义的方法进行实现。

所以头文件中需要包含这个 printMsg 的方法，生成头文件可以使用 javah 命令。

首先进入到 JNIUsage 源文件的根目录，运行下面的命令：

javah -classpath . -jni com.flydean.JNIUsage

该命令会在项目源代码的根目录中生成一个 com_flydean_JNIUsage.h 文件。打开看看，具体的内容如下：

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

简单点讲，该 head 文件中定义了一个需要实现的 Java_com_flydean_JNIUsage_printMsg 方法。

接下来，我们需要对这个头文件进行实现。

这里我们使用 JetBrain 公司的 Clion 开发工具，首先创建一个 c++的项目：

注意，这个项目的 type 需要是 shared 类型。

然后将 com_flydean_JNIUsage.h 文件拷贝到项目的根目录下。

这时候是编译不了的，你会发现很多依赖包的错误，我们还需要将 JDK home 目录中 include 目录下的 jni.h 文件，和 jni_md.h 文件(如果是 windows 平台该文件在 win32 目录下,如果是 mac 平台，该文件在 darwin 目录下)，拷贝到项目的根目录下。

这样编译的错误就不见了。

最后我们修改默认的 library.cpp 文件，引入 com_flydean_JNIUsage.h 并实现其中的方法如下所示：

#include "com_flydean_JNIUsage.h"
#include <iostream>
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_flydean_JNIUsage_printMsg        (JNIEnv *, jobject){    printf("this is www.flydean.com!");}

目前为止，项目的代码结构应该如下图所示：

<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/ee0512f8cab94d47ae8a13fd6a062e92.png" style="zoom:50%"/>

接着 build-->Build 'JNIUsage', 生成 libJNIUsage.dylib 文件：

====================[ Build | JNIUsage | Debug ]================================/Applications/CLion.app/Contents/bin/cmake/mac/bin/cmake --build /Users/flydean/data/git/cplus/JNIUsage/cmake-build-debug --target JNIUsage[2/2] Linking CXX shared library libJNIUsage.dylib
Build finished

有了 libJNIUsage.dylib，我们还需要将其加入 JAVA 项目中的 path 中：

<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/f5b938e8a753482d86fc792e870b8fe7.png" style="zoom:50%"/>

选择 java-jni 的 module，在依赖中选择 JARs or Directories, 选择刚刚的 libJNIUsage.dylib 目录。

保存之后，就可以运行 JAVA 代码了，结果如下：

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-17.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java -Djava.library.path=/Users/flydean/data/git/cplus/JNIUsage/cmake-build-debug -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath /Users/flydean/data/git/learn-java-base-9-to-20/java-jni/target/classes: com.flydean.JNIUsage
this is www.flydean.com!

或者你可以在命令行中将 libJNIUsage.dylib 加入到 java 运行的 classpath 中即可。

总结

以上就是一个简单的使用 JAVA 调用 native 方法的例子。大家可以看到，步骤还是挺复杂的，那么有没有其他更加简单的方法，让 JAVA 来调用 native 方法呢？有的，这就是 JNA,我们会在后续的文章中深入进行介绍。

本文的代码可以参考https://github.com/ddean2009/learn-java-base-9-to-20.git

本文已收录于 http://www.flydean.com/01-jni-overview/

最通俗的解读，最深刻的干货，最简洁的教程，众多你不知道的小技巧等你来发现！

欢迎关注我的公众号:「程序那些事」,懂技术，更懂你！