前言

我们知道Java是一种编译解释型语言，编译后得到.class文件再经由jvm解释执行，尽管jvm现在已经相当高效，但和C/C++这种可以直接编译为可执行文件的语言相比效率还是略逊一筹。为了让Java更加高效也为了跨平台能力，JNI（Java Native Interface）应运而生。

JNI简单来说就是让Java方法中可以调用C函数，C函数也可以调用Java。这样做的好处有很多：在计算密集型场景适当使用jni可以显著提高效率；需要直接操作内存时JNI更加合适，例如Object类中的clone()方法；本地链接库不易破解，核心算法和一些加/解密操作可以放在本地方法中。

下面我会写一个小示例，用到的工具和环境如下：

• windows系统
• jdk环境
• IntelliJ IDEA(Java IDE)
• Clion(C IDE，一般来说用Visual Studio的多一些，但是我比较喜欢jetbrains的风格)
• MinGW（Win下的编译器，Clion需要靠这个来编译）

1. 在Java文件定义本地方法并生成头文件

package com.leqi.example;

public class Hello {

    public static native String helloFromNative();

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(helloFromNative());
    }
}

IDEA新建一个类Hello，定义一个native方法helloFromNative()，方法返回一个String类。

如果你是Kotlin爱好者，可以这么写，新建Koltin File（名字随便起）：

@file:JvmName("Hello")
package com.leqi.example

external fun helloFromNative(): String

fun main() {
    System.load("C:\\Users\\LG\\Desktop\\libNativeHello.dll")
    println(helloFromNative())
}

Kotlin和Java并无本质上的区别，只是要注意Kotlin File编译后文件名会发生改变，只需要指定JvmName用起来就差不多了。

点击IDEA的绿色小锤子编译项目，然后在这个目录下找到编译后的.class文件。

随后打开命令行工具，cd到项目文件夹名\out\production\项目文件夹名下，输入命令javah com.leqi.example.Hello，不指定输出目录的话头文件会自动生成在当前目录下。

如果jdk版本高，javah命令被移除的话可以用javac -h命令代替。用命令行生成只是为了省事，后期熟练了自己手写头文件也是没关系的。

2. 编译动态链接库

打开Clion新建C++Library项目，Library type选择shared。

第一次新建项目时如果没有配置编译工具的话点击file - setting中，找到Toolchains然后添加MinGW，把MinGW的根目录选中即可。

接下来把上一步得到的头文件copy到项目中，再找到jdk安装目录，在include目录下找到jni.h文件，include/win32目录下找到jni_md.h，这两个文件也copy到项目中。

新建Hello.cpp，代码如下：

#include "com_leqi_example_Hello.h"
#include "string"

extern "C" {

JNIEXPORT jstring
JNICALL Java_com_leqi_example_Hello_helloFromNative
        (JNIEnv *env, jclass) {
    std::string hello = "Hello World from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}
}

extern "C"很重要，它的功能是让编译器以处理 C 语言代码的方式处理C++代码，否则jni调用时会出现问题。

JNI函数命名是有一些规则的，并不是我们想怎么写就怎么写，首先是JNIEXPORT表明这还是个可被外部调用的函数。

接下来是函数的返回值jstring，这个东西可以展开讲讲，我们知道Java和C是两套东西，它们的基本数据类型是不可以直接互相调用的，所以jni头文件中就定义了各种各样的映射，我在别人博客盗了个表格：

JNICALL表明这个函数是个jni函数，jni函数名的命名也是有规则的，Java_Java包名_Java类名_native函数名，函数都会有两个固定的参数JNIEnv *env, jclass是由jvm虚拟机传入的，env指针提供了大量的访问java变量和方法的函数，后面会常用到。

接下来修改CMakeLists.txt文件：

cmake_minimum_required(VERSION 3.17)
project(NativeHello)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

add_library(NativeHello SHARED com_leqi_example_Hello.h Hello.cpp)

其实CMakeLists也很容易理解，主要把你要编译的文件名写在add_library中的SHARED后面即可。

最后点击绿色的小锤子编译一下项目，然后可以看到libNativeHello.dll文件，这个就是我们要的C函数库，现在把它copy到桌面或者容易找的地方。

3. Java中调用C函数库

回到IDEA，在Hello.java中略作修改：

package com.leqi.example;

public class Hello {

    public static native String helloFromNative();

    public static void main(String[] args) {
        System.load("刚才编译好的.dll文件的绝对路径");
        System.out.println(helloFromNative());
    }
}

运行看一下结果

OK，大功告成，接下来我会写一篇C和Java之间传递复杂数据类型的文章。