1. 编写 Java 代码：声明 native 方法。
2. 生成 C/C++ 头文件：使用 javac 和 javah（或现代工具）生成 JNI 函数声明。
3. 编写 C/C++ 实现代码：实现 JNI 函数,调用你的本地逻辑。
4. 编译生成 DLL 文件：使用 MinGW (GCC) 或 MSVC 将 C/C++ 代码编译成 Windows DLL。
5. 运行 Java 程序：配置 JVM 以找到并加载 DLL 文件。

环境准备

在开始之前,请确保你已经安装了以下工具：

1. JDK (Java Development Kit)：包含 javac, java, javah 等工具。
2. C/C++ 编译器：
   • 推荐 (跨平台)：MinGW-w64 (GCC 的 Windows 移植版)，安装后，将 bin 目录（如 C:\mingw64\bin）添加到系统 PATH 环境变量中。
   • 备选 (Windows)：Visual Studio 自带的 MSVC 编译器，在安装 VS 时，务必勾选 "使用 C++ 的桌面开发" 工作负载。

完整示例：一个简单的加法运算

我们将创建一个 Java 类，它包含一个 native 方法 add，该方法会调用一个 C++ 函数来完成两个整数的加法。

步骤 1：编写 Java 代码

创建一个名为 JNITest.java 的文件,关键点是：

• 使用 native 关键字声明一个方法，表示其实现不在 Java 中。
• 加载一个包含本地实现的 DLL 文件。System.loadLibrary("MyNativeLib"); 会尝试加载 MyNativeLib.dll。

// JNITest.java
public class JNITest {
    // 声明一个 native 方法
    public native int add(int a, int b);
    static {
        // 加载 DLL 文件
        // 注意：这里只写库名，不带 "lib" 前缀和 ".dll" 后缀
        // JVM 会在系统库路径 (PATH) 和 java.library.path 中查找
        System.loadLibrary("MyNativeLib");
    }
    public static void main(String[] args) {
        JNITest test = new JNITest();
        int result = test.add(10, 25);
        System.out.println("10 + 25 = " + result); // 预期输出: 10 + 25 = 35
    }
}

步骤 2：编译 Java 代码并生成头文件

编译 Java 文件：

javac JNITest.java

使用 javah 工具生成 C/C++ 头文件。注意：javah 在 JDK 10 之后被移除了，如果你使用的是较新版本的 JDK (JDK 10+)，需要使用 javac 的 -h 选项。

对于 JDK 9 及以下版本：

javah -jni JNITest

这会生成一个名为 JNITest.h 的头文件。

对于 JDK 10 及以上版本 (推荐方式)：

javac -h . JNITest.java

-h . 表示在当前目录生成头文件。

生成的头文件 JNITest.h 内容如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class JNITest */
#ifndef _Included_JNITest
#define _Included_JNITest
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     JNITest
 * Method:    add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_JNITest_add(JNIEnv *, jobject, jint, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

解读头文件：

• #include <jni.h>：包含了所有 JNI 的数据类型和函数定义。
• JNIEXPORT 和 JNICALL：是 JNI 函数所需的修饰符,确保函数能被正确导出和调用。
• jint JNICALL Java_JNITest_add(...)：这是 C/C++ 函数的签名。
  • Java_JNITest_add：函数名由 包名_类名_方法名 组成，由于我们这里没有包，所以是 Java_JNITest_add。
  • (JNIEnv *, jobject, jint, jint)：这是参数列表。
    • JNIEnv *：一个指向 JNI 环境的指针，是 JNI 函数与 JVM 交互的入口。
    • jobject：指向 Java 对象本身的指针（这里是 JNITest 的一个实例）。
    • jint：int 类型的 JNI 表示，对应 Java 的 int。
  • I：返回值类型，I 代表 int，在方法签名 (II)I 中，括号内是参数类型,括号外是返回值类型。

步骤 3：编写 C/C++ 实现代码

创建一个 MyNativeLib.cpp 文件（使用 .cpp 以便支持 C++ 特性，如 extern "C"），实现 Java_JNITest_add 函数。

// MyNativeLib.cpp
#include "JNITest.h" // 包含生成的头文件
// 实现 Java_JNITest_add 函数
// 注意函数名必须与头文件中声明的一致
JNIEXPORT jint JNICALL Java_JNITest_add(JNIEnv *, jobject, jint a, jint b) {
    // 在这里执行你的本地代码逻辑
    return a + b;
}

重要说明：extern "C" 当 C++ 编译器编译代码时，会对函数名进行“名称修饰”（Name Mangling），以便支持函数重载，但 C 语言没有这个机制，JNI 要求函数名必须是 C 风格的。

• 如果你的实现文件是 .c (纯 C)，则不需要 extern "C"。
• 如果是 .cpp (C++)，则需要将所有 JNI 函数包裹在 extern "C" { ... } 块中，以告诉 C++ 编译器使用 C 的链接方式。

修改后的 MyNativeLib.cpp：

// MyNativeLib.cpp
#include "JNITest.h"
// 使用 extern "C" 确保函数名不被 C++ 修饰
extern "C" {
    // 实现 Java_JNITest_add 函数
    JNIEXPORT jint JNICALL Java_JNITest_add(JNIEnv *, jobject, jint a, jint b) {
        printf("C++: 正在计算 %d + %d\n", a, b);
        return a + b;
    }
}

步骤 4：编译生成 DLL 文件

这是最关键的一步，需要使用 C++ 编译器，我们以 MinGW (GCC) 为例。

打开命令行（CMD 或 PowerShell），确保你的编译器在 PATH 中。

使用 MinGW (g++) 编译：

g++ -shared -IC:\path\to\jdk\include -IC:\path\to\jdk\include\win32 MyNativeLib.cpp -o MyNativeLib.dll

命令参数解释：

• g++: MinGW 的 C++ 编译器。
• -shared: 生成共享库（在 Windows 上就是 DLL）。
• -I<path>: 指定头文件搜索路径。你需要替换成你自己的 JDK 安装路径下的 include 目录。C:\Program Files\Java\jdk-17.0.2\include，如果代码中引用了 Windows 特有的 JNI 头文件（如 jni_md.h），还需要加上 -I<path>\win32。
• MyNativeLib.cpp: 你的 C++ 源文件。
• -o MyNativeLib.dll: 指定输出的 DLL 文件名。

使用 Visual Studio (cl.exe) 编译：

1. 打开 "Developer Command Prompt for VS"（在开始菜单中可以找到）。
2. 运行以下命令：

cl -LD -IC:\path\to\jdk\include -IC:\path\to\jdk\include\win32 MyNativeLib.cpp -Fe:MyNativeLib.dll

命令参数解释：

• cl: MSVC 的编译器。
• -LD: 与 -shared 作用相同，生成 DLL。
• -I<path>: 指定头文件搜索路径。
• -Fe:<filename>: 指定输出文件名。

编译成功后，你会在同一目录下得到 MyNativeLib.dll 文件。

步骤 5：运行 Java 程序

你有 JNITest.class 和 MyNativeLib.dll，为了让 Java 虚拟机找到 MyNativeLib.dll,你需要：

1. 将 DLL 放在 java.library.path 指定的目录中。

   • 最简单的方法：将 MyNativeLib.dll 复制到 JNITest.class 所在的目录中。
   • 或者，将 DLL 所在目录添加到系统 PATH 环境变量中。
   • 或者，在运行 Java 程序时通过 -Djava.library.path 参数指定：

     java -Djava.library.path=. JNITest

2. 执行 Java 程序：

java JNITest

预期输出：

C++: 正在计算 10 + 25
10 + 25 = 35

高级主题与常见问题

传递和返回复杂数据类型

JNI 提供了丰富的 API 来处理数组、字符串和对象。

• 字符串 (jstring):

  • Java -> C: const char* GetStringUTFChars(JNIEnv *env, jstring str, jboolean *isCopy);
  • C -> Java: jstring NewStringUTF(JNIEnv *env, const char *bytes);
  • 别忘了释放: (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, str, ...);

• 数组 (jintArray, jdoubleArray):

  • 获取数组指针: jint *GetIntArrayElements(JNIEnv *env, jintArray array, jboolean *isCopy);
  • 释放数组指针: (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, array, ...);
  • 创建新数组: jintArray NewIntArray(JNIEnv *env, jsize len);

• 对象 (jobject):

  • 可以通过 GetObjectClass 获取对象的 jclass。
  • 使用 GetMethodID 获取方法ID。
  • 使用 CallObjectMethod, CallIntMethod 等来调用 Java 对象的方法。

内存管理

JNI 中有两类内存：

• 本地代码内存：由 C/C++ 的 malloc/new 分配，必须由 C/C++ 的 free/delete 释放。
• JVM 内存：由 JNI 函数（如 NewStringUTF）创建的对象，属于 JVM 堆，必须使用对应的 Delete... 函数（如 DeleteLocalRef）释放,以避免内存泄漏。

调试

调试 JNI 程序比较复杂,因为涉及两个不同的运行时。

• C/C++ 端调试：使用 GDB (MinGW) 或 Visual Studio 调试器，你需要将调试器附加到运行 Java 程序的进程上，或者直接在 VS 中配置 C++ 项目并启动调试。
• Java 端调试：使用 jdb 或 IDE 的调试功能。
• 日志：在 C/C++ 代码中大量使用 printf 或 std::cout 来打印信息,这是最简单有效的调试手段。

现代替代方案：JavaCPP

对于新项目，可以考虑使用 JavaCPP 等库，它通过预处理器生成 JNI 代码，极大地简化了 JNI 的使用，你只需要在 Java 代码中写 @Platform(...) 和 @Library(...) 注解即可，无需手动编写 C/C++ 代码和头文件。

遵循以上步骤，你就可以成功地在 Java 中调用 C/C++ 编写的 DLL 了，虽然 JNI 功能强大，但开发体验相对繁琐,因此通常只在必要时使用。