级别: 初级
Nikolay Yevik, Linux on POWER 技术顾问, IBM
2005 年 3 月 14 日
本文通过一些简化的示例描述了重要的 Java 本地接口（Java Native Interface，JNI）编程概念，并在适当的地方着重指出了特定于 POWER™ 上 Linux™ 的以及通常的编程隐患。
对那些刚接触 Java 本地接口编程，并且想要在用于 POWER 的 Linux 发行版本（比如 Red Hat Enterprise Linux 3 和 SUSE LINUX Enterprise Linux V9）上检验其 JNI 编程能力的开发者来说，本文会有所帮助。
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在本文中，示例中简化的源代码是在 SLES 9 和 RHEL AS 3 Update 3 上编译的，使用的是 64 位 IBM Java SDK 1.4.2 的最新服务更新（Service Refresh）以及用于 Linux 的 IBM XL C/C++ Advanced Edition V7.0。注意，并不是要强制使用 IBM Java SDK 和 IBM XL C/c++ 编译器，只是这样做效果会非常好。请随意使用其他编译器在用于 POWER 的 Linux 发行版本上编译 Java 和 JNI C/C++ 代码。
IBM XL C/C++ 编译器可以为 POWER™ 处理器生成性能极度优化的二进制代码，在大部分情况下，这可以显著地提高所有 C/C++ 代码的性能。用于 Linux 的 IBM XL C/C++ 编译器与 GNU C/C++ 能够非常好地兼容，并且包含有 gxl* 编译器变量，可以将 GNU C/C++ 编译器标记翻译为相应的用于 IBM XL C/C++ 编译器的命令，然后调用它。当转而使用 IBM XL C/C++ 编译器时，这可以显著地简化 Makefile 文件（为 GNU 所编写）的移植。
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本节所包含的示例基于通常使用的以及可公开获得的示例 JNI 代码，向您展示了如何在 POWER 上 Linux 中编译这些示例。在下面的 developerWorks 文章中可以找到关于 JNI 编程的更多资料： Java environments for Linux on POWER architecture（2004 年 10 月）和 JNI Programming on AIX （2004 年 3 月）。
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清单 2. HelloWorld.c
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- 编译 Java 代码，生成 HelloWorld.class 文件：
- 使用
javah工具生成 HelloWorld.h 文件：
清单 3. HelloWorld.h - 编译本地 C 代码：
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输出
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注意
- 所有本地 JNI 方法都应该在 Java 代码中声明。
- 应该在静态代码块中调用
System.loadLibrary()。 - 如果对代码的修改改变了函数的符号，那么需要重新运行 javah。
- 在本例中，我们创建了一个 64 位共享程序库，通过向线程安全可重入编译变量
xlc_r传递一个–q64标记来将它加载到 64 位 JVM 地址空间中。如果您使用的是 32 位 JVM，那么创建 32 位的共享程序库。尝试将 64 位对象加载到 32 位地址空间，或者反之，都会导致java.lang.UnsatisfiedLinkError。 - 选项
–qarch=auto生成的指令将在程序被编译的硬件平台上运行。IBM XL C/C++ 编译器有很多通用的和特定于硬件的编译器优化选项，让您能够生成极度优化的代码。 - 选项
–qmkshrobj生成共享对象；gcc 中相应的选项为–shared。 - 要指向新创建的共享程序库的位置，可能需要设置 LD_LIBRARY_PATH 全局变量。
让我们来修改第一个示例，让 displayHelloWorld() 去调用来自多个对象文件的函数。代码的 Java 部分，即 HelloWorld.java 文件，与前一个示例保持相同，但我们修改本地代码。
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清单 5. share1.c
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清单 6. share2.c
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编译
下面的 Makefile 说明了编译的过程。输入 make 来开始编译。
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运行
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输出
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使用静态编译时链接的 JNI Invocation API 用法示例
这个 C++ 示例展示了如何使用 JNI Invocation API —— 也就是说，将 JVM 嵌入到本地 C/C++ 代码之中，然后调用以 Java 编写的应用程序中可执行的部分。
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清单 9. Prog.java
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编译
下面的 Makefile 说明了编译的过程。输入 make 来运行它。
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运行
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输出
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注意
- 由于我们使用的是 64 位的 JVM，所以我们也必须将 C++ 调用代码编译为 64 位的。没有办法将 64 位对象加载到 32 位地址空间，反之亦然。
- 我们将要使用的是 JNI_VERSION_1_4（0x00010004）。在最新的 JDK 中，调用
JNI_CreateJavaVM()时传递给它的版本号再也不能是 JNI_VERSION_1_1（0x00010001）。可以传递的版本号是 JNI_VERSION_1_2(0x00010002) 或 JNI_VERSION_1_4(0x00010004)。 - 当通过 JNI Invocation API 创建 JVM 时，通过向将要被调用的嵌入的 JVM 传递 JVM 参数，可以控制 JVM 参数，从而不依赖于默认的值。例如，使用：
-Xms<size>来设置初始的 Java 堆大小；-Xmx<size>来设置 Java 堆的最大值；-Xoss<size>来设置任意线程的 Java 栈的最大大小；-Xss<size>来设置任意线程的本地栈的最大大小。
请注意，-X选项不是标准的，可能会不加声明地被修改。 - 重要的是不要忘记同时从 ../jre/bin/classic 和 ../jre/bin 链接到 JVM 程序库。
- 对于具有使用 JNI Invocation API 的本地代码的所有者为 root 的文件，要记得设置 SETUID 位。如果非 root 用户启动了这种所有者为 root 而且设置了 SETUID 的可执行文件，出于安全，LD_LIBRARY_PATH 会被清除，从而将找不到所需要的程序库。
- 可能需要设置 LD_LIBRARY_PATH 全局变量，令其指向 ../jre/bin/classic 和 ../jre/bin 目录中新创建的共享程序库和 JVM 程序库。
使用动态编译时链接的 JNI Invocation API 用法示例
此 C 代码示例展示了如何通过 dlopen() 和 dlsym() 调用来使用程序库动态加载的 JNI Invocation API。Prog.java 文件的 Java 代码仍然与前一个示例相同。
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编译
下面的 Makefile 说明了编译的过程。输入 make 来运行它。
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运行
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输出
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注意
- 在前一使用编译时链接示例中需要考虑的事项同样适用。
- 要使用 gcc 编译同一示例，则需要执行下面的命令，其中 JAVA_HOME 是您的 JDK 安装主目录：
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- 您可以参阅本文在 developerWorks 全球站点上的 英文原文。
- Java environments for Linux on POWER architecture（developerWorks，2004 年 10 月）给出了关于当前可用于 POWER 上 Linux 的 Java Development Kits 和 Java Runtime Environments 的简短概述。
- JNI Programming on AIX （developerWorks，2004 年 3 月）给出了关于使用 IBM JDK for AIX 开发 Java 本地接口（JNI）应用程序的全面指导。
- 希望在 Power 体系结构上开始工作的 Linux 开发者，可在 Linux on POWER Architecture developer’s corner 找到精选的文章和参考资料。
- 对于有兴趣使自己的应用程序能够在 POWER 上 Linux 中使用并得到促进的独立软件开发商来说， Linux on POWER ISV Resource Center 是一个全面的资源。
- Java Native Interface: Programmer's Guide and Specification 给出了关于 JNI 特性及编程技术的教程和详细描述。
- Java Native Interface 向您介绍了如何将本地代码集成到用 Java 编写的程序。
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Nikolay Yevik 是 IBM eServer Solutions Enablement 团队的一名 Linux 技术顾问，他有 5 年多在 UNIX 平台上进行 C、C++ 和 Java 开发的经验。他拥有石油工程和计算机科学硕士学位。您可以通过 yevik@us.ibm.com 与他联系。 |
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