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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。
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。
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。
class HelloWorld {
/* Native method declaration */
public native void displayHelloWorld();
/* Use static intializer */
static {
System.loadLibrary("hello");
}
/* Main function calls native method*/
public static void main(String[] args) {
new HelloWorld().displayHelloWorld();
}
} |
清单 2. HelloWorld.c
#include <jni.h>
#include "HelloWorld.h"
#include <stdio.h>
JNIEXPORT void JNICALL
Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj)
{
printf("Hello world!\n");
return;
} |
编译
- 编译 Java 代码，生成 HelloWorld.class 文件：
javac HelloWorld.java
- 使用
javah工具生成 HelloWorld.h 文件：
javah –jni HelloWorld
清单 3. HelloWorld.h/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class HelloWorld */ #ifndef _Included_HelloWorld #define _Included_HelloWorld #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: HelloWorld * Method: displayHelloWorld * Signature: ()V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject); #ifdef __cplusplus } #endif #endif
- 编译本地 C 代码：
xlc_r –q64 –qarch=auto –qmkshrobj HelloWorld.c –o libhello.so
运行
java –cp . HelloWorld |
输出
HelloWorld! |
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。
清单 4. HelloWorld.c
#include <jni.h>
#include "HelloWorld.h"
#include stdio.h>
extern void func1(), func2(),func3();
JNIEXPORT void JNICALL
Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj)
{
printf("Hello world!\n");
func1();
func2();
func3();
return;
}
|
清单 5. share1.c
/************
* share1.c: *
*************/
#include <stdio.h>
void func1()
{
printf("func1 called\n");
}
void func2()
{
printf("func2 called\n");
}
|
清单 6. share2.c
/************
* share2.c *
*************/
void func3 ()
{
printf("func3 called\n");
}
|
编译
下面的 Makefile 说明了编译的过程。输入 make 来开始编译。
清单 7. Makefile
# This definition makes JAVA_HOME refer to the JDK specified in your PATH.
# You can change this to refer to a specific directory
JAVA_HOME=/opt/IBMJava2-ppc64-142
libhello.so: shrsub.o HelloWorld.h
xlc_r -M -I. -I$(JAVA_HOME)/include -q64 -qarch=auto -
qmkshrobj HelloWorld.c shrsub.o -o libhello.so
HelloWorld.h: HelloWorld.class
$(JAVA_HOME)/bin/javah -jni HelloWorld
HelloWorld.class:
$(JAVA_HOME)/bin/javac HelloWorld.java
shrsub.o: c.o
xlc_r -qmkshrobj -q64 -o shrsub.o share1.o share2.o
c.o:
xlc_r -q64 -c share1.c
xlc_r -q64 -c share2.c
|
运行
java –cp . HelloWorld |
输出
Hello world! func1 called func2 called func3 called |
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。
清单 8. invoke.cpp
#include <jni.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream.h>
int main() {
JNIEnv *env;
JavaVM *jvm;
JavaVMInitArgs vm_args;
JavaVMOption options[5];
jint res;
jclass cls;
jmethodID mid;
jstring jstr;
jobjectArray args;
options[0].optionString = "-Xms4M";
options[1].optionString = "-Xmx64M";
options[2].optionString = "-Xss512K";
options[3].optionString = "-Xoss400K";
options[4].optionString = "-Djava.class.path=.";
vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
vm_args.options = options;
vm_args.nOptions = 5;
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_FALSE;
/* Create the Java VM */
res = JNI_CreateJavaVM(&jvm,(void**)&env,&vm_args);
if (res < 0) {
cerr<< "Can't create Java VM" << endl;
goto destroy;
}
cls = env->FindClass("Prog");
if (cls == 0) {
cerr << "Can't find Prog class" << endl;
goto destroy;
}
mid = env->GetStaticMethodID(cls, "main", "([Ljava/lang/String;)V");
if (mid == 0) {
cerr<< "Can't find Prog.main" << endl;
goto destroy;
}
jstr = env->NewStringUTF(" from C++!");
if (jstr == 0) {
cerr << "Out of memory" << endl;
goto destroy;
}
args = env->NewObjectArray( 1,
env->FindClass("java/lang/String"), jstr);
if (args == 0) {
cerr << "Out of memory" << endl;
goto destroy;
}
env->CallStaticVoidMethod( cls, mid, args);
destroy:
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
}
jvm->DestroyJavaVM();
}
|
清单 9. Prog.java
public class Prog {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World" + args[0]);
}
} |
编译
下面的 Makefile 说明了编译的过程。输入 make 来运行它。
清单 10. Makefile
# This definition makes JAVA_HOME refer to the JDK specified in your PATH.
# You can change this to refer to a specific directory
JAVA_HOME=/opt/IBMJava2-ppc64-142
all: invoke Prog.class
invoke:
xlC -q64 -I$(JAVA_HOME)/include –
L$(JAVA_HOME)/jre/bin/classic -L$(JAVA_HOME)/jre/bin -ljvm -o
invoke invoke.cpp
Prog.class:
$(JAVA_HOME)/bin/javac Prog.java
clean:
rm -f *.class invoke *.o
|
运行
./invoke |
输出
Hello World from C++! |
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。
清单 11. invoke.c
#include <jni.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
main() {
JNIEnv *env;
JavaVM *jvm;
JavaVMInitArgs vm_args;
JavaVMOption options[5];
jint res;
jclass cls;
jmethodID mid;
jstring jstr;
jobjectArray args;
char classpath[1024];
vm_args.version = 0x00010004;
vm_args.options = options;
vm_args.nOptions = 5;
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_FALSE;
options[0].optionString = "-Xms4M";
options[1].optionString = "-Xmx64M";
options[2].optionString = "-Xss512K";
options[3].optionString = "-Xoss400K";
options[4].optionString = "-Djava.class.path=.";
void* lib_handle = 0;
void* (*lib_func)() = 0;
lib_handle = dlopen("/opt/IBMJava2-ppc64-
142/jre/bin/classic/libjvm.so", RTLD_NOW);
if (!lib_handle)
{
fprintf(stderr, "dlopen failed\n");
goto destroy;
}
lib_func = (void*(*)())dlsym(lib_handle,
"JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs");
lib_func(&vm_args);
lib_func = (void*(*)())dlsym(lib_handle, "JNI_CreateJavaVM");
lib_func(&jvm,&env,&vm_args);
cls = (*env)->FindClass(env, "Prog");
if (cls == 0) {
fprintf(stderr, "Can't find Prog class\n");
goto destroy;
}
mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, "main",
"([Ljava/lang/String;)V");
if (mid == 0) {
fprintf(stderr, "Can't find Prog.main\n");
goto destroy;
}
jstr = (*env)->NewStringUTF(env, " from C!");
if (jstr == 0) {
fprintf(stderr, "Out of memory\n");
goto destroy;
}
args = (*env)->NewObjectArray(env, 1,
(*env)->FindClass(env, "java/lang/String"), jstr);
if (args == 0) {
fprintf(stderr, "Out of memory\n");
goto destroy;
}
(*env)->CallStaticVoidMethod(env, cls, mid, args);
destroy:
if ((*env)->ExceptionOccurred(env)) {
(*env)->ExceptionDescribe(env);
}
(*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
}
|
编译
下面的 Makefile 说明了编译的过程。输入 make 来运行它。
清单 12. Makefile
# This definition makes JAVA_HOME refer to the JDK specified in your PATH.
# You can change this to refer to a specific directory
JAVA_HOME=/opt/IBMJava2-ppc64-142
all: invoke Prog.class
invoke:
xlc -I$(JAVA_HOME)/include -L$(JAVA_HOME)/jre/bin/classic
-L$(JAVA_HOME)/jre/bin -q64 -qarch=auto -o invoke invoke.c -ljvm
Prog.class:
$(JAVA_HOME)/bin/javac Prog.java
clean:
rm -f *.class invoke *.o
|
运行
./invoke |
输出
Hello World from C! |
注意
- 在前一使用编译时链接示例中需要考虑的事项同样适用。
-
要使用 gcc 编译同一示例，则需要执行下面的命令，其中 JAVA_HOME 是您的 JDK 安装主目录：
gcc -I$(JAVA_HOME)/include -L$(JAVA_HOME)/jre/bin/classic -L$(JAVA_HOME)/jre/bin -m64 -rdynamic -o invoke invoke.c -ldl –ljvm
- 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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