Guangke Chen

一、前言

JNI(Java Native Interface) 的作用是实现java调用C/C++写的方法或开源库。由于java语言自身的局限性，一些特定功能的开源库往往是没有java语言版本的，比如本人项目中需要用到DSP库，DSP库C/C++的开源库数不胜数，但是JAVA版本的根本找不到，但是我的项目需要开发出一款app，因此必须使用java编程。为了解决这个矛盾，JNI就派上用场了。 本文将结合基于C++的DSP开源库SP++3.0中的傅立叶变换方法讲解JNI编程方法和常见错误及其解决方法。

二、具体过程

1.编写java代码

本文涉及两个java文件，一个声明java native方法，另一个含有主函数main，代码如下：

class testjava
{
//java文件只需要声明方法即可，具体实现在c或cpp文件中
public native double[] fft(double[] xn); //返回的数组的前半部分是傅立叶系数的实部,
//后半部分是虚部，方法需用native修饰
static {//必须用static修饰
	System.loadLibrary("javadll");//加载动态库dll，不需要后缀名
}
}

public class main
{
public static void main(String[] args){
  testjava fourier=new testjava();
  int len=100;
	double[] x=new double[len];
	int j=0;
	for(double t=0;t<len;t++){
		x[j++]=Math.cos(2*Math.PI*t);
	}
	double[]Xk=new double[2*len];
	Xk=fourier.fft(x);//调用fft方法
	for(int i=0;i<len;i++){
		System.out.println(Xk[i]+"  "+Xk[i+len]);
	}
}
}

2.编译testjava.java，并生成.h头文件

本文全程使用cmd命令行，使用IDE方法类似，具体操作有细微区别

2.1 cd命令切换至java文件所在目录后使用javac命令编译，生成testjava.class

cd D:\java
javac testjava.java

2.2 使用javah命令生成testjava.h头文件

这里需要注意的是，如果java文件所在路径没有添加进classpath环境变量中，cmd命令为

javah -classpath . testjava//注意中间有一个英文句号

3.编写C/C++实现

3.1 头文件添加

首先要把需要用到的头文件jni.h，jni_md.h(jni.h需要用到)，testjava.h，以及和傅立叶变换方法有关的fftpf.h，vectormath.h复制到cpp文件所在路径，当然也可以放到 VS2010的安装路径\VC\include。其中jni.h、jni_md.h在JDK安装路径下的include文件夹里

3.2 方法实现

javadll.cpp
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include<stdio.h>

#include <jni.h>
#include <fftpf.h>
#include <vectormath.h>
#include "testjava.h"

using namespace std;
using namespace splab;

JNIEXPORT jdoubleArray JNICALL Java_testjava_fft
  (JNIEnv *env, jobject jo, jdoubleArray xn){
  jsize len=env->GetArrayLength(xn); //获取数组长度
  jdouble *p = env->GetDoubleArrayElements(xn,0); 
  Vector<double> signal(len,p);
  FFTPF<double> Fourier;
  Vector<complex<double>>  XK;
  XK.resize(len);
  Fourier.fft(signal,XK);
  Vector<double> a;
  Vector<double> b;
  a.resize(len);
  b.resize(len);
  a=real(XK);
  b=imag(XK);
  jdoubleArray result;
  result=env->NewDoubleArray(2*len);
  jdouble *p2 = env->GetDoubleArrayElements(result,0);  
  for(int i=0;i<XK.size();i++){
	  p2[i]=a[i];
  }
  for(int i=XK.size();i<2*len;i++){
	  p2[i]=b[i-XK.size()];
  }
  env->ReleaseDoubleArrayElements(xn,p,0);
  env->ReleaseDoubleArrayElements(result,p2,0);
  return result;
}

对比我们在testjava.java和testjava.h中的函数声明（如下），我们发现java中的double[]变为了jdoubleArray，这里怎么理解呢？可以这样理解，在C/C++中，既可以使用C/C++原本的数据类型，又可以使用jdoubleArray这些数据类型。其他数据类型的对应关系以及jint、jObjectArray、jsize这类数据的操作方法见附件（很好的一份文档）。特别要注意的是文档中提到的C和C++语法的差异，比如javadll.cpp中有注释的一行，如果是使用C语言，则应写为

  jsize len=(*env)->GetArrayLength(env,xn); //获取数组长度

很好理解，这是因为C++是面向对象的，有类这一概念

testjava.h中的函数声明
JNIEXPORT jdoubleArray JNICALL Java_testjava_fft
  (JNIEnv *, jobject, jdoubleArray);//testjava.h中输入参数是没有参数名的，
//在javadll.cpp中实现方法时应当加上参数名

testjava.java中的函数声明
public native double[] fft(double[] xn);

4.编译cpp文件得到动态链接库文件javadll.dll

cd命令切换到VS2010安装路径\VC\bin\amd64，之后输入vcvars64并回车启动编译器 再切换至cpp文件所在路径，之后使用cl命令生成dll文件

cl -LD javadll.cpp

之后可以在cpp所在路径下看到生成了javadll.dll，javadll.lib等文件 在这个过程中，需要注意的是dll的位数和所安装的JDK的位数要一致，否则下一步运行时会报错。 具体来说，VS2010的安装路径下有两个编译器，分别是32位和64位的，64位的路径见上面,32位的路径为VS2010的安装路径\Common7\Tools\vcvars32 如果你的JDK是64位的，就要使用vcvars64，否则使用vcvars32。JDK版本可以通过命令行的java -version命令获得，若执行命令后出现64-bits，则为64位，没出现的为32位。 如果你是使用IDE，不是cmd，怎么办呢？见文末附件。

5.运行java程序

首先要把javadll.dll复制到java文件所在路径并切换至java文件所在路径，其次用javac命令编译，java命令运行。 javac命令编译时注意，testjava.java和main.java需要一起编译，否则会报错。

javac *.java

最后运行，

java -classpath . main

引入-classpath的原因和javah命令一样 运行截图：

cos(2pit)的傅立叶系数

6.附件

1.附件1讲解了JNI的常见操作方法 http://www.doc88.com/p-403985462945.html 2.附件2是Youtube视频，讲解了cmd模式下的jni编程示例 https://www.youtube.com/watch?v=tDhOPYi-rYE&spfreload=1 3.附件3是本人自己写的用VS2010创建dll的过程以及Eclipse中如何修改只单个项目所用的JDK版本而不用改变本机的JDK版本。 链接: https://pan.baidu.com/s/1o8A0OOi 密码: 238d