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Java JNI 開發完整流程指南：從聲明到動態庫調用實戰

編輯：Java 相關知識

JNI 核心價值與適用場景

JNI (Java Native Interface) 打破 Java 跨平台封閉性，實現 Java 與 C/C++ 代碼互調。典型場景：

調用平台特定 API（硬件控制、系統級操作）
復用成熟 C/C++ 庫（加密、圖像處理、視頻編解碼）
性能熱點優化（數學運算、數據結構操作）
與現有 Legacy 系統集成

完整開發 7 步驟

步驟 1：編寫 Java 類聲明 native 方法

package com.example.jni;

public class NativeCalculator {
    // 加載動態庫：Windows -> calculator.dll, Linux -> libcalculator.so
    static {
        System.loadLibrary("calculator");
    }
    
    // native 關鍵字聲明，無方法體
    public native int add(int a, int b);
    public native double sqrt(double x);
    
    public static void main(String[] args) {
        NativeCalculator calc = new NativeCalculator();
        System.out.println("5 + 3 = " + calc.add(5, 3));
        System.out.println("sqrt(16) = " + calc.sqrt(16));
    }
}

步驟 2：編譯生成 .class 文件

javac com/example/jni/NativeCalculator.java

步驟 3：生成 C/C++ 頭文件

# 進入 src 根目錄執行
javah -classpath . -jni com.example.jni.NativeCalculator

生成 com_example_jni_NativeCalculator.h：

/* DO NOT EDIT - machine generated */
#include 

#ifndef _Included_com_example_jni_NativeCalculator
#define _Included_com_example_jni_NativeCalculator
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_jni_NativeCalculator_add
  (JNIEnv *, jobject, jint, jint);

JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_com_example_jni_NativeCalculator_sqrt
  (JNIEnv *, jobject, jdouble);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

步驟 4：實現 C/C++ 源文件

#include "com_example_jni_NativeCalculator.h"
#include 

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_jni_NativeCalculator_add
  (JNIEnv *env, jobject obj, jint a, jint b) {
    return a + b;
}

JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_com_example_jni_NativeCalculator_sqrt
  (JNIEnv *env, jobject obj, jdouble x) {
    return sqrt(x);
}

關鍵點：

函數命名規範：Java_包名_類名_方法名（點替換為下劃線）
JNIEnv*：JNI 環境指針，提供數組/字符串/對象操作 API
jobject：調用對象實例（非靜態方法），靜態方法為 jclass
類型映射：jint→int、jdouble→double、jstring→String 等

步驟 5：編譯生成動態庫

Linux/macOS (GCC)：

gcc -shared -fPIC -I${JAVA_HOME}/include -I${JAVA_HOME}/include/linux \
    -o libcalculator.so com_example_jni_NativeCalculator.c

Windows (MSVC)：

cl /I"%JAVA_HOME%\include" /I"%JAVA_HOME%\include\win32" /LD \
    com_example_jni_NativeCalculator.c /Fe:calculator.dll

步驟 6：配置庫路徑並運行

# Linux/macOS
export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH
java com.example.jni.NativeCalculator

# Windows
set PATH=.;%PATH%
java com.example.jni.NativeCalculator

步驟 7：驗證輸出

5 + 3 = 8
sqrt(16) = 4.0

進階主題：數組與字符串處理

// Java 聲明
public native int sumArray(int[] arr);
public native String reverseString(String str);

// C 實現
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_jni_NativeCalculator_sumArray
  (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr) {
    jint *elements = (*env)->GetIntArrayElements(env, arr, NULL);
    jsize len = (*env)->GetArrayLength(env, arr);
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < len; i++) sum += elements[i];
    (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, arr, elements, 0); // 釋放
    return sum;
}

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_jni_NativeCalculator_reverseString
  (JNIEnv *env, jobject obj, jstring str) {
    const char *cstr = (*env)->GetStringUTFChars(env, str, NULL);
    // 反轉邏輯...
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, str, cstr);
    return (*env)->NewStringUTF(env, reversed);
}