JAVA和C++混编

注：此文主要参考了CSDN中火山哥的专栏的文章和另一位网友的文章

C++编译JAVA的程序例子加说明

#include <Windows.h>
#include "jni.h"
#include <string>
#include <iostream>
#include <Mqoai.h>
using namespace std;
int main ()
{
//为获得启动虚拟机函数名称做准备，具体可参考MSDN中GetProcAddress()函数的说明
//这一句的意思就是讲jint类型重新定义为*PFuncCreateJavaVM类型，加上typedef可以直接定义变量
//*PFuncCreateJavaVM是一个WINAPI函数，后面是他的参数列表
typedef jint (WINAPI* PFunCreateJavaVM) (JavaVM**, void**, void*);
int res;
JavaVMInitArgs vm_args;//java虚拟机初始化所需要的参数
//相当于在命令行里传入的参数
JavaVMOption options[3];
//创建一个Java虚拟机
JavaVM* jvm;
//java虚拟机环境指针
JNIEnv* env;
options[0].optionString = options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE";
//设置JAVA类文件的路径
options[1].optionString = "-Djava.class.path=.\\";
options[2].optionString = "-verbose:NONE";
vm_args.version = JNI_VERSION_1_6;
vm_args.nOptions = 3;
vm_args.options = options;
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
//动态载入JAVA程序编译所需要的DLL，并获得库实例
HINSTANCE hInstance = ::LoadLibrary("E:\\Java\\jdk\\jre\\bin\\client\\jvm.dll");
if (hInstance == NULL)
return 1;
//获得启动虚拟机函数在DLL库中的函数名称（具体可以参看MSDN（GetProcAddress()函数）），注意获得后必须利用强制类型转换，转换成前面定义的类型
PFunCreateJavaVM funCreateJavaVM = (PFunCreateJavaVM)::GetProcAddress(hInstance, "JNI_CreateJavaVM");
//启动虚拟机（JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args)）
res = (*funCreateJavaVM)(&jvm, (void**)&env, &vm_args);
if (res < 0)
{
return -1;
}
//获得类对象
jclass cls = env->FindClass("Demo");
//调用默认的构造函数
jobject obj = env->AllocObject(cls);
//获得方法ID（对不同的方法有不同的获取函数）
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "append","(Ljava/lang/String;I)Ljava/lang/String;");
//要传入JAVA程序中的参数，传入之前必须进行转码,也就是说要进行两次转码，否则会出现异常
const char szTest[] = "HELLO WORLD";
jstring arg = (*env).NewStringUTF(szTest);
//方法的调用，方法调用之后的返回值也要进行转码才可以输出来
jstring msg = (jstring) env->CallObjectMethod(obj, mid, arg, 12);
string str = env->GetStringUTFChars(msg,0);
cout<<str<<endl;
//调用指定的构造函数
jmethodID mid1 = env->GetMethodID(cls,"<init>","(Ljava/lang/String;)V");
jvalue val[1];
val[0].l = arg;
jobject obj1 = env->NewObjectA(cls,mid1,val);
jmethodID get = env->GetMethodID(cls,"getMessage","()Ljava/lang/String;");
jstring getstr = (jstring)env->CallObjectMethod(obj1,get);
string getst = env->GetStringUTFChars(getstr,0);
cout<<endl;
cout<<"调用指定的构造函数"<<getst<<endl;
//卸载虚拟机
jvm->DestroyJavaVM();
//释放库
::FreeLibrary(hInstance);
return 0;
}

public class Demo
{
public static int COUNT = 8;

private String msg;
private int[] counts;

public Demo ()
{
System.out.println ("default constructor!");
}
public Demo (String msg)
{
System.out.println("your constructor!");
this.msg = msg;
this.counts = null;
}
public String getMessage ()
{
return msg;
}

public static String getHelloWorld ()
{
return "hello world!";
}
public String append (String str, int i)
{
return str + i;
}
public int[] getCounts ()
{
return counts;
}
public void setCounts (int[] counts)
{
this.counts = counts;
}
public void throwExcp () throws IllegalAccessException
{
throw new IllegalAccessException ("exception occurs");
}
}

JAVA编译C++程序：

1、先在java程序中声明native方法（public类型）

2、静态载入DLL库 static{

System.loadLibrary("Filename");

}

3、编译该JAVA程序，并生成class文件

4、利用JAVAH编译class文件生成头文件

5、在vc中新建工程-》win32工程-》DLL

6、在头文件中导入上面生成的.h文件

7、在附加包含路径里面设置java jdk的include路径

8、在相应的cpp文件中写自己的函数，如：

JNIEXPORT void JNICALL Java_Test_hello(JNIEnv * env, jclass obj, jstring jMsg)
//这一句的函数名不固定，第二个下划线后面的字符才是函数名-就是java中要声明为native的函数名
{
//这一句是字符转码，C++编译JAVA程序一样，需要转码
const char *strMsgPtr = env->GetStringUTFChars( jMsg , 0);

MessageBox( 0, strMsgPtr,"Message box from VC++ ", 0 );

env->ReleaseStringUTFChars( jMsg, strMsgPtr);

}

9、编译生成DLL文件，然后拷贝到java类文件目录下编译即可。

创建虚拟机JVM, 在程序结束的时候销毁虚拟机JVM

寻找class对象

创建class对象的实例

调用方法和修改属性

虚拟的创建

与之相关的有这样几个变量

JavaVMOption options[1]; JNIEnv *env; JavaVM *jvm; JavaVMInitArgs vm_args; JavaVM就是我们需要创建的虚拟机实例

JavaVMOption相当于在命令行里传入的参数

JNIEnv在Java调用C/C++中每个方法都会有的一个参数, 拥有一个JNI的环境

JavaVMInitArgs就是虚拟机创建的初始化参数, 这个参数里面会包含JavaVMOption

下面就是创建虚拟机

options[0].optionString = "-Djava.class.path=."; memset(&vm_args, 0, sizeof(vm_args)); vm_args.version = JNI_VERSION_1_4; vm_args.nOptions = 1; vm_args.options = options; // 启动虚拟机 status = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args); "-Djava.class.path=."看着眼熟吧,
这个就是传入当前路径, 作为JVM寻找class的用户自定义路径, 我们的Sample2.class就在当前路径(当然也可以不在当前路径, 你可以随便修改).

vm_args.version是Java的版本, 这个应该是为了兼容以前的JDK, 可以使用旧版的JDK, 这个宏定义是在jni.h中, 有以下四种

#define JNI_VERSION_1_1 0x00010001 #define JNI_VERSION_1_2 0x00010002 #define JNI_VERSION_1_4 0x00010004 #define JNI_VERSION_1_6 0x00010006 vm_args.nOptions的含义是, 你传入的options有多长, 我们这里就一个, 所以是1。

vm_args.options = options把JavaVMOption传给JavaVMInitArgs里面去。

然后就是启动虚拟机了status = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args)。

可以通过这个返回值status , 知道虚拟机是否启动成功

#define JNI_OK 0 /* success */ #define JNI_ERR (-1) /* unknown error */ #define JNI_EDETACHED (-2) /* thread detached from the VM */ #define JNI_EVERSION (-3) /* JNI version error
*/ #define JNI_ENOMEM (-4) /* not enough memory */ #define JNI_EEXIST (-5) /* VM already created */ #define JNI_EINVAL (-6) /* invalid arguments */ 寻找class对象, 并实例化

JVM在Java中都是自己启动的, 在C/C++中只能自己来启动了, 启动完之后的事情就和在Java中一样了, 不过要使用C/C++的语法.

获取class对象比较简单, FindClass(env, className).

cls = (*env)->FindClass(env, "Sample2"); 在Java中的类名格式是java.lang.String, 但是className的格式有点不同, 不是使用'.'作为分割, 而是'/', 即java/lang/String.

我们知道Java中构造函数有两种, 一种是默认的没有参数的, 一种是自定义的带有参数的. 对应的在C/C++中, 有两种调用构造函数的方法.

调用默认构造函数

// 调用默认构造函数 obj = (*env)->AllocObjdect(env, cls); 构造函数也是方法, 类似调用方法的方式.

// 调用指定的构造函数, 构造函数的名字叫做<init> mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V"); obj = (*env)->NewObject(env, cls, mid); 调用方法和修改属性

关于方法和属性是有两个ID与之对应, 这两个ID用来标识方法和属性.

jmethodID mid; jfieldID fid; 方法分为静态和非静态的, 所以对应的有

mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, "sayHello", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;"); mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "sayHello", "()Ljava/lang/String;"); 上面两个方法是同名的, 都叫sayHello, 但是签名不同, 所以可以区分两个方法.

JNI的函数都是有一定规律的, Static就表示是静态, 没有表示非静态.

方法的调用如下

jstring result = (jstring)(*env)->CallStaticObjectMethod(env, cls, mid, arg); jstring result = (jstring)(*env)->CallObjectMethod(env, obj, mid); 我们可以看到静态方法是只需要class对象, 不需要实例的, 而非静态方法需要使用我们之前实例化的对象.

属性也有静态和非静态, 示例中只有非静态的.

获取属性ID

fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "name", "Ljava/lang/String;"); 改属性的值

(*env)->SetObjectField(env, obj, fid, arg); // 修改属性 关于jstring的说明

java的String都是使用了unicode, 是双字节的字符, 而C/C++中使用的单字节的字符。

从C转换为java的字符, 使用NewStringUTF方法

jstring arg = (*env)->NewStringUTF(env, name); 从java转换为C的字符, 使用GetStringUTFChars

const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0); const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0);

编译和运行

编译需要头文件, 头文件在这两个目录中%JAVA_HOME%\include和%JAVA_HOME%\include\win32, 第一个是与平台无关的, 第二个是与平台有关的, 由于笔者的系统是windows, 所以是win32.

编译的时候还要一个lib文件, 是对虚拟机的支持, 保证编译通过.

cl -I%JAVA_HOME%\include -I%JAVA_HOME%\include\win32 Sample2.c %JAVA_HOME%\lib\jvm.lib 我们可以看到在当前目录下Sample2.exe, 运行的时候需要jvm.dll(不要将其复制到当前目录下, 这样不可以运行, 会导致jvm创建失败) set PATH=%JAVA_HOME%\jre\bin\client\;%PATH% Sample2 jvm.dll在%JAVA_HOME%\jre\bin\client\目录下,
所以我把这个目录加入到PATH中, 然后就可以运行 Result of sayHello: Hello, World! Result of sayHello: Hello, icejoywoo! 关于C++的说明

本示例的C++版本, 请自行下载后面的源代码来查看, 区别不是很大.

主要是JNIEnv和JavaVM两个对象, 在C中是结构体, 是函数指针的集合, 在C++中结构体拥有类的能力, 使用起来更为简便, 与Java之间的差异更小一些.