Java调用C：JNI基础入门指南

在Java开发中，有时候我们需要调用一些底层的C函数来处理一些特定的任务，比如与硬件交互、性能优化等。Java本身不支持直接调用C函数，但是通过JNI（Java Native Interface）机制，我们可以在Java代码中调用C函数。本文将介绍JNI的基础知识，并给出一个简单的示例代码。

JNI简介

JNI是Java提供的一种机制，它允许Java代码与C代码进行交互。通过JNI，我们可以在Java代码中调用C函数，也可以在C代码中调用Java函数。这种机制使得Java可以与C代码进行无缝集成，充分发挥C的优势，同时保持Java的跨平台特性。

JNI机制的实现主要依赖于两方面技术：Java Native Method Interface和Java虚拟机。Java Native Method Interface是JNI的一部分，它定义了Java代码和C代码之间的接口规范；Java虚拟机负责加载和执行Java代码，并提供了JNI的运行时支持。

JNI函数命名规则

在Java代码中调用C函数之前，我们需要定义一个与C函数对应的Java本地函数。Java本地函数是一种特殊的Java函数，它使用native关键字声明，并且没有具体的实现，只是作为一个接口。JNI会将这个Java本地函数映射到C函数，使得Java代码可以调用C函数。

Java本地函数的命名规则与C函数的命名规则相关。在Java中，Java本地函数的名称由Java类的全限定名和C函数的名称组成，用下划线分隔。比如，一个名为nativeFunction的Java本地函数，在C中对应的函数名称应该是Java_com_example_MyClass_nativeFunction。具体的命名规则可以参考JNI规范。为了方便演示，下面将给出一个简单的示例。

示例代码

考虑以下的C函数add，它接收两个整数作为参数，并返回它们的和。

#include <stdio.h>
#include <jni.h>

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

上述代码中，Java_com_example_MyClass_add是C函数的名称，它对应于Java代码中的MyClass.add方法。

接下来，我们需要在Java代码中声明这个本地函数。在相应的Java类中，添加一个native方法，并且使用System.loadLibrary方法加载C库。

public class MyClass {
    public native int add(int a, int b);

    static {
        System.loadLibrary("mylibrary");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass = new MyClass();
        int result = myClass.add(2, 3);
        System.out.println("Result: " + result);
    }
}

在上述代码中，native int add(int a, int b)是Java本地函数的声明，它对应于C代码中的Java_com_example_MyClass_add函数。System.loadLibrary("mylibrary")用于加载名为mylibrary的C库，这个库包含了我们需要调用的C函数。

最后，在命令行中使用以下命令编译C代码，并将生成的动态链接库文件加载到Java虚拟机中。

gcc -I"$JAVA_HOME/include" -I"$JAVA_HOME/include/linux" -shared -o libmylibrary.so MyLibrary.c

在上述命令中，-I"$JAVA_HOME/include"和-I"$JAVA_HOME/include/linux"用于指定Java头文件的路径；-shared用于生成动态链接库；-o libmylibrary.so指定生成的库的名称；MyLibrary.c是C代码的文件名。

运行Java代码，将得到输出：Result: 5，表示Java成功调用了C函数，并得到了正确的结果。

JNI调用过程

下面是Java调用C的简化工作流程的序列图示例，使用mermaid语法表示。

sequenceDiagram
    participant JavaCode as Java代码
    participant JNI as JNI机制
    participant CCode