JNI是Java Native Interface的縮寫，它提供了若干的API實現了Java和其他語言的通信（主要是C&C++）。從Java1.1開始，JNI標準成為java平台的一部分，它允許Java代碼和其他語言寫的代碼進行互動。JNI一開始是為了本地已編譯語言，尤其是C和C++而設計的，但是它並不妨礙你使用其他程式語言，只要調用約定受支持就可以了。使用java與本地已編譯的代碼互動，通常會喪失平台可移植性。但是，有些情況下這樣做是可以接受的，甚至是必須的。例如，使用一些舊的庫，與硬體、作業系統進行互動，或者為了提高程式的性能。JNI標準至少要保證本地代碼能工作在任何Java 虛擬機環境。
基本介紹
- 中文名：Java本地接口
- 外文名：Java Native Interface
- 功能：Java和本地代碼間的雙向互動
- 允許：Java代碼
JNI的角色,JNI的副作用,套用場合,JNI的演化,設計目的,書寫步驟,使用例子,調用問題,數據處理,軟體開發,活動狀態,視頻捕捉,
JNI的角色
JNI可以這樣與本地程式進行互動：
1、你可以使用JNI來實現“本地方法”（native methods），並在JAVA程式中調用它們。
2、JNI支持一個“調用接口”（invocation interface），它允許你把一個JVM嵌入到本地程式中。本地程式可以連結一個實現了JVM的本地庫，然後使用“調用接口”執行JAVA語言編寫的軟體模組。例如，一個用C語言寫的瀏覽器可以在一個嵌入式JVM上面執行從網上下載下來的applets。
JNI的副作用
一旦使用JNI，JAVA程式就喪失了JAVA平台的兩個優點：
1、程式不再跨平台。要想跨平台，必須在不同的系統環境下重新編譯本地語言部分。
套用場合
當你開始著手準備一個使用JNI的項目時，請確認是否還有替代方案。應用程式使用JNI會帶來一些副作用。下面給出幾個方案，可以避免使用JNI的時候，達到與本地代碼進行互動的效果：
2、當用JAVA程式連線本地資料庫時，使用JDBC提供的API。
3、JAVA程式可以使用分散式對象技術，如JAVA IDL API。
這些方案的共同點是，JAVA和C處於不同的執行緒，或者不同的機器上。這樣，當本地程式崩潰時，不會影響到JAVA程式。
下面這些場合中，同一進程內JNI的使用無法避免：
1、程式當中用到了JAVA API不提供的特殊系統環境才會有的特徵。而跨進程操作又不現實。
2、你可能想訪問一些己有的本地庫，但又不想付出跨進程調用時的代價，如效率，記憶體，數據傳遞方面。
3、JAVA程式當中的一部分代碼對效率要求非常高，如算法計算，圖形渲染等。
總之，只有當你必須在同一進程中調用本地代碼時，再使用JNI。
JNI的演化
JDK1.0包含了一個本地方法接口，它允許JAVA程式調用C/C++寫的程式，許多第三方的程式和JAVA類庫。如：java.lang,java.io,java.net等都依賴於本地方法來訪問底層系統環境的特徵。
不幸的是，JDK1.0中的本地方法有兩個主要問題：
1、本地方法想訪問C中的結構（structures）一樣訪問對象中的欄位。儘管如此，JVM規範並沒有定義對象怎么樣在記憶體中實現。如果一個給定的JVM實現在布局對象時，和本地方法假設的不一樣，那你就不得不重新編寫本地方法庫。
2、因為本地方法可以保持對JVM中對象的直接指針，所以，JDK1.0中的本地方法採用了一種保守的GC策略。
JNI的誕生就是為了解決這兩個問題，它可以被所有平台下的JVM支持：
（1）每一個JVM實現方案可以支持大量的本地代碼。
（2）開發工具作者不必處理不同的本地方法接口。
（3）本地代碼可以運行在不同的JVM上面。
JDK1.1中第一次支持JNI，但是，JDK1.1仍在使用老風格的本地代碼來實現JAVA的API。這種情況在JDK1.2下被徹底改變成符合標準的寫法。
設計目的
標準的java類庫可能不支持你的程式所需的特性。或許你已經有了一個用其他語言寫成的庫或程式，而你希望在java程式中使用它。
你可能需要用底層語言實現一個小型的時間敏感代碼，比如彙編，然後在你的java程式中調用這些功能。
書寫步驟
·編寫帶有native聲明的方法的java類
·使用javac命令編譯所編寫的java類
,然後使用javah + java類名生成擴展名為h的頭檔案
·使用C/C++實現本地方法
·將C/C++編寫的檔案生成動態連線庫
·ok
1) 編寫java程式：這裡以HelloWorld為例。
代碼1：
public class HelloWorld { public native void displayHelloWorld();//所有native關鍵字修飾的都是對本地的聲明 static { System.loadLibrary("hello");//載入本地庫 } public static void main(String[] args) { new HelloWorld().displayHelloWorld(); }}聲明native方法：如果你想將一個方法做為一個本地方法的話，那么你就必須聲明該方法為native的，並且不能實現。其中方法的參數和返回值在後面講述。 Load動態庫：System.loadLibrary("hello");載入動態庫（我們可以這樣理解：我們的方法 displayHelloWorld()沒有實現，但是我們在下面就直接使用了，所以必須在使用之前對它進行初始化）這裡一般是以static塊進行載入的。同時需要注意的是System.loadLibrary();的參數“hello”是動態庫的名字。
2) 編譯
沒有什麼好說的了javac HelloWorld.java
3) 生成擴展名為h的頭檔案javah HelloWorld。新版jdk-10.0.2已經移除了javah命令工具，使用javac HelloWorld.java -h JniH 代替javah HelloWorld 命令生成擴展名為h的頭檔案。
jni HelloWorld 頭檔案的內容：
/*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:displayHelloWorld *Signature:()V */JNIEXPORT void JNICALLJava_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv*, jobject);#ifdef __cplusplus}#endif#endif
JNI（這裡我們可以這樣理解：這個h檔案相當於我們在java裡面的接口，這裡聲明了一個Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法，然後在我們的本地方法裡面實現這個方法，也就是說我們在編寫C/C++程式的時候所使用的方法名必須和這裡的一致）。
4) 編寫本地方法實現和由javah命令生成的頭檔案裡面聲明的方法名相同的方法。
代碼2：
#include "jni.h"#include "HelloWorld.h"//#include otherheadersJNIEXPORT void JNICALLJava_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj){ printf("Helloworld!\n"); return;}
JNI注意代碼2中的第1行，需要將jni.h（該檔案可以在%JAVA_HOME%/include資料夾下面找到）檔案引入，因為在程式中的JNIEnv、 jobject等類型都是在該頭檔案中定義的；另外在第2行需要將HelloWorld.h頭檔案引入（我是這么理解的：相當於我們在編寫java程式的時候，實現一個接口的話需要聲明才可以，這裡就是將HelloWorld.h頭檔案裡面聲明的方法加以實現。當然不一定是這樣）。然後保存為 HelloWorldImpl.c就ok了。
5) 生成動態庫
這裡以在Windows中為例，需要生成dll檔案。在保存HelloWorldImpl.c資料夾下面，使用VC的編譯器cl成。這裡以最新的VS2017為例，首先在開始選單中找到適用於 VS 2017 的 x64 本機工具命令提示，該bat腳本會自動配置好VS編譯環境，否則後面執行cl命令會報錯。直接運行適用於 VS 2017 的 x64 本機工具命令提示，工作目錄就會處於默認的目錄，從而會提示找不到c檔案錯誤，因此，建議將該捷徑（指向的bat腳本檔案）拷貝到我們自己的工作目錄，並修改該捷徑的起始位置為我們自己的工作目錄。然後輸入命令 cl -I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll 注意：生成的dll檔案名稱在選項-Fe後面配置（-Fe與hello.dll之間不能有空格），這裡是hello，因為在HelloWorld.java檔案中我們loadLibary的時候使用的名字是hello。當然這裡修改之後那裡也需要修改。另外需要將-I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32參數加上，因為在第四步裡面編寫本地方法的時候引入了jni.h檔案。
如果配置了MinGW,也可以這樣來編譯：gcc -Wall -D_JNI_IMPLEMENTATION_ -Wl,--kill-at -Id:/java/include –Id:/java/include/win32 -shared -o (輸出的dll檔案名稱，如sum.dll) (輸入的c/c++源檔案,如abc.c)。
6) 運行程式
javaHelloWorld就ok.
如果用eclipse，需將dll或so檔案放在項目下，而不是src及其子目錄下。
如果用命令行編譯，把dll檔案放在該包的同目錄下。
使用例子
JNI1． JNI的目的是使java方法中能夠調用c實現的一些函式，比如以下的java類，就需要調用一個本地函式testjni（一般聲明為private native類型），首先需要創建檔案weiqiong.java，內容如下：
class weiqiong { static { System.loadLibrary("testjni");//載入靜態庫，test函式在其中實現 } private native void testjni(); //聲明本地調用 public void test() { testjni(); } public static void main(String args[]) { weiqiong haha = new weiqiong(); haha.test(); } }
2．然後執行javac weiqiong.java，如果沒有報錯，會生成一個weiqiong.class。
3．然後設定classpath為你當前的工作目錄，如直接輸入命令行：set classpath = weiqiong.class所在的完整目錄（如 c:\test)再執行javah weiqiong，會生成一個檔案weiqiong.h檔案，其中有一個函式的聲明如下：
JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *, jobject);
4．創建檔案testjni.c將上面那個函式實現，內容如下：
1. include
2. include
JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *env, jobject obj) { printf("haha---------go into c!!!\n"); }
5．為了生成.so檔案，創建makefile檔案如下：
libtestjni.s o:testjni.o makefile gcc -Wall -rdynamic -shared -o libtestjni. so testjni.o testjni.o:testjni.c weiqiong.h gcc -Wall -c testjni.c -I./ -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include/linux cl: rm -rf *.o *.so 注意：gcc前面是tab空，j2sdk的目錄根據自己裝的j2sdk的具體版本來寫，生成的so檔案的名字必須是loadLibrary的參數名前加“lib”。
6．export LD_LIBRARY_PATH=.，由此設定library路徑為當前目錄，這樣java檔案才能找到so檔案。一般的做法是將so檔案copy到本機的LD_LIBRARY_PATH目錄下。
7．執行java weiqiong，列印出結果：“haha---------go into c!!!”
調用問題
在首次使用JNI的時候有些疑問，後來在使用中一一解決，下面就是這些問題的備忘：
1.java和c是如何互通的？
其實不能互通的原因主要是數據類型的問題，jni解決了這個問題，例如那個c檔案中的jstring數據類型就是java傳入的String對象，經過jni函式的轉化就能成為c的char*。
對應數據類型關係如下表：
| Java 類型 | 本地 C 類型 | 實際表示的 C 類型 （Win32） | 說明 |
|---|---|---|---|
boolean | jboolean | unsigned char | 無符號，8 位 |
byte | jbyte | signed char | 有符號，8 位 |
char | jchar | unsigned short | 無符號，16 位 |
short | jshort | short | 有符號，16 位 |
int | jint | long | 有符號，32 位 |
long | jlong | __int64 | 有符號，64 位 |
float | jfloat | float | 32 位 |
double | jdouble | double | 64 位 |
void | void | N/A | N/A |
JNI 還包含了很多對應於不同 Java 對象的引用類型如下圖：
2. 如何將java傳入的String參數轉換為c的char*，然後使用?
java傳入的String參數，在c檔案中被jni轉換為jstring的數據類型，在c檔案中聲明char* test，然後test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env, jstring, NULL);注意：test使用完後，通知虛擬機平台相關代碼無需再訪問：(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstring, test);
3. 將c中獲取的一個char*的buffer傳遞給java？
這個char*如果是一般的字元串的話，作為string傳回去就可以了。如果是含有’\0’的buffer，最好作為bytearray傳出，因為可以制定copy的length，如果copy到string，可能到’\0’就截斷了。
有兩種方式傳遞得到的數據：
一種是在jni中直接new一個byte數組，然後調用函式(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);將buffer的值copy到bytearray中，函式直接return bytearray就可以了。
一種是return錯誤號，數據作為參數傳出，但是java的基本數據類型是傳值，對象是傳遞的引用，所以將這個需要傳出的byte數組用某個類包一下，如下：
class RetObj { public byte[] bytearray; } 這個對象作為函式的參數retobj傳出，通過如下函式將retobj中的byte數組賦值便於傳出。代碼如下：
jclass cls;
jfieldID fid;
jbyteArray bytearray;
bytearray = (*env)->NewByteArray(env,len);
(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);
cls = (*env)->GetObjectClass(env, retobj);
fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "retbytes", "[B"]);
(*env)->SetObjectField(env, retobj, fid, bytearray);
4. 不知道占用多少空間的buffer，如何傳遞出去呢？
在jni的c檔案中new出空間，傳遞出去。java的數據不初始化，指向傳遞出去的空間即可。
數據處理
1． 如果傳入的是bytearray的話，作如下處理得到buffer：
char *tmpdata = (char*)(*env)->GetByteArrayElements(env, bytearray, NULL); (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, bytearray, tmpdata, 0);
軟體開發
基於JNI的嵌入式手機軟體開發實例 下面通過一個實例來描述運用JNI技術在手機上操縱攝像頭，捕捉視頻並存儲圖片的過程。
活動狀態
圖2為捕捉視頻並存儲圖片的活動/狀態圖
JNI
JNI根據圖2的活動/狀態，具體的對應步驟如下：
①發起該流程。
②發起流程後，建立檔案用於存儲圖片。
④將指針壓棧(序列化緩衝器)。由於手機的記憶體較小，為了防止記憶體泄漏，Symbian作業系統有一個Cleanupstack的要求，即在使用指針時，用PushL把指針壓入棧中，使用完後再用Pop彈出棧．如果在中間調用導致崩潰的函式時果真出現了問題，那么Cleanupstack可以通過調用該指針的析構函式回收占用的空間。
⑤操縱攝像頭，捕捉視頻，並將圖像流從攝像頭端傳到緩衝器。
⑥將攝像頭內的圖像流存入緩衝器內，並將緩衝器內的流轉化為檔案流，存為jpg格式的檔案，將指向緩衝器的指針彈棧。
⑦在過程⑥中，如果使用完了序列化的緩衝器，則要重新序列化緩衝器，以備後面使用。
⑧當接收到停止視頻捕捉的信號後，關閉檔案。
⑨流程結束。
