Linux C如何调用Java方法？-杰瑞科技汇

下面我将分步详细解释整个过程,从环境准备到具体编码，再到编译和运行。

（图片来源网络，侵删）

核心思想

整个过程可以概括为以下几个步骤：

编写 Java 代码：创建一个 Java 类，其中包含你想要从 C 代码调用的方法，这些方法需要使用 native 关键字声明，表示它们将由本地代码（C/C++）实现。
生成 C 头文件：使用 Java 自带的 javac 编译 Java 代码，然后用 javah（在 JDK 8 及之前）或 javac -h（在 JDK 9 及之后）工具，根据编译后的 .class 文件生成一个 C/C++ 头文件（.h），这个头文件包含了 C 函数的声明，这些函数的名称和签名是 JNI 规定的。
编写 C 代码：创建一个 C 源文件（.c），实现步骤 2 中生成的头文件里声明的函数，在这个 C 函数内部，你可以使用 JNI 提供的 API 来创建 Java 对象、调用 Java 方法、访问 Java 字段等。
编译链接：使用 GCC 或 Clang 等 C 编译器，将你的 C 源文件编译成一个动态共享库（.so 文件），在编译时，需要链接 JNI 的库。
运行：在 Linux 终端中运行你的 C 程序，C 程序会加载 Java 虚拟机（JVM），通过 JNI 调用 Java 代码，并处理返回结果。

详细步骤与示例

让我们通过一个完整的例子来走一遍流程。

第 1 步：准备环境

确保你的系统已经安装了 JDK，打开终端，检查版本：

java -version
javac -version

你需要 java (运行时) 和 javac (编译器) 两个工具。

（图片来源网络，侵删）

第 2 步：编写 Java 代码

创建一个名为 JNITest.java 的文件，这个类将包含一个 native 方法。

JNITest.java

public class JNITest {
    // 这是一个本地方法，由 C 语言实现
    public native void sayHello();
    // 一个普通方法，供 C 代码调用
    public void printMessage(String message) {
        System.out.println("Java 收到消息: " + message);
    }
    // 一个静态方法，供 C 代码调用
    public static int add(int a, int b) {
        System.out.println("Java 执行加法: " + a + " + " + b);
        return a + b;
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello from Java!");
    }
}

第 3 步：编译 Java 代码并生成 C 头文件

编译 .java 文件：
```
javac JNITest.java
```
这会生成 JNITest.class 文件。
（图片来源网络，侵删）
生成 C 头文件：
- 对于 JDK 9 及以上版本（推荐）：
```
javac -h . JNITest.java
```
  这会在当前目录下生成一个 JNITest.h 头文件。
- 对于 JDK 8 及以下版本：
```
javac JNITest.java
javah JNITest
```
  这会生成一个 com_example_JNITest.h（包名会体现在路径中）或 JNITest.h 文件。

生成的 JNITest.h 文件内容（简化后）：

/* 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:    sayHello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_JNITest_sayHello
  (JNIEnv *, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

注意函数名 Java_JNITest_sayHello，这就是 JNI 规定的命名规则：Java_ + 包名（如果有） + 类名 + 方法名。

第 4 步：编写 C 代码

创建一个 jni_impl.c 文件来实现 JNITest.h 中声明的函数。

jni_impl.c

#include <stdio.h>
#include <jni.h> // 必须包含 JNI 头文件
#include "JNITest.h" // 包含我们生成的头文件
// 实现 Java_JNITest_sayHello 函数
JNIEXPORT void JNICALL Java_JNITest_sayHello(JNIEnv *env, jobject obj) {
    // 1. 获取 JNITest 类的引用
    jclass clazz = (*env)->GetObjectClass(env, obj);
    // 2. 获取 printMessage 方法的 ID
    // 方法名: "printMessage"
    // 描述符: "(Ljava/lang/String;)V" 表示接收一个 String 参数，返回 void
    jmethodID mid_print = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "printMessage", "(Ljava/lang/String;)V");
    // 3. 创建一个 Java 字符串对象
    jstring message = (*env)->NewStringUTF(env, "你好，来自 C 世界的问候！");
    // 4. 调用 Java 对象的 printMessage 方法
    (*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid_print, message);
    // 5. 释放局部引用（防止内存泄漏）
    (*env)->DeleteLocalRef(env, message);
    (*env)->DeleteLocalRef(env, clazz);
    // --- 调用静态方法 add 的示例 ---
    printf("--- 调用静态方法 add ---\n");
    // 1. 获取 JNITest 类的引用
    jclass clazz_static = (*env)->FindClass(env, "JNITest");
    // 2. 获取静态方法 add 的 ID
    // 描述符: "(II)I" 表示接收两个 int 参数，返回一个 int
    jmethodID mid_add = (*env)->GetStaticMethodID(env, clazz_static, "add", "(II)I");
    // 3. 调用静态方法
    jint result = (*env)->CallStaticIntMethod(env, clazz_static, mid_add, 10, 20);
    printf("C 收到 Java add 方法的返回值: %d\n", result);
    // 4. 释放局部引用
    (*env)->DeleteLocalRef(env, clazz_static);
}

关键点解释：

JNIEnv *env：这是 JNI 的核心，是一个指向 JNI 环境的指针，所有 JNI 函数的第一个参数都是它。
jobject obj：对于实例方法，这个参数代表调用该方法的 Java 对象本身（this），对于静态方法，它会是 NULL。
(*env)->...：在 C 语言中，JNIEnv 是一个指针的指针，所以需要这样调用函数，在 C++ 中，JNIEnv 是一个类对象，可以直接调用 env->...。
方法描述符：非常重要，它定义了方法的参数和返回类型。
- ()V：无参数，返回 void。
- (I)I：一个 int 参数，返回 int。
- (Ljava/lang/String;)V：一个 java.lang.String 参数，返回 void。
- ([B)[B：一个 byte 数组参数，返回 byte 数组。
- 可以使用 javap -s 命令查看类的描述符：
```
javap -s JNITest
```

第 5 步：编译链接生成动态库

使用 GCC 编译 jni_impl.c，生成 libjnitest.so 文件。

gcc -shared -fpic -o libjnitest.so -I${JAVA_HOME}/include -I${JAVA_HOME}/include/linux jni_impl.c -L${JAVA_HOME}/jre/lib/amd64/server -ljvm

命令参数解释：

-shared：生成一个共享库（.so 文件）。
-fpic：生成位置无关代码，这是共享库的要求。
-o libjnitest.so：指定输出的库文件名。注意：库文件名通常以 lib 开头。
-I${JAVA_HOME}/include -I${JAVA_HOME}/include/linux：指定 JNI 头文件的搜索路径。${JAVA_HOME} 是你 JDK 的安装目录，/usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64。
-L${JAVA_HOME}/jre/lib/amd64/server：指定 JVM 库的搜索路径。
-ljvm：链接 JVM 库，这是 JNI 调用的基础。

注意：${JAVA_HOME}/jre/lib/amd64/server 这个路径在不同 JDK 版本和架构下可能不同，请根据你的实际情况调整，你也可以用 find /usr/lib/jvm -name "libjvm.so" 来找到它的确切位置。

第 6 步：编写 C 程序入口并运行

我们需要一个 C 程序来启动 JVM 并加载我们刚刚创建的库。

main.c

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
// JNI_OnLoad 函数会在库被加载时由 JVM 自动调用
// 我们可以在这里做一些初始化工作，但本例中不需要
int main(int argc, char **argv) {
    JavaVM *jvm; // JVM 实例
    JNIEnv *env;  // JNI 环境指针
    jclass cls;
    jmethodID mid;
    // 1. 初始化 JVM 参数
    JavaVMInitArgs vm_args;
    JavaVMOption options[1];
    // 设置 JVM 的类路径，确保能找到 JNITest.class
    // "." 表示当前目录
    options[0].optionString = "-Djava.class.path=.";
    vm_args.version = JNI_VERSION_1_8; // 使用你需要的 JNI 版本
    vm_args.options = options;
    vm_args.nOptions = 1;
    vm_args.ignoreUnrecognized = 0;
    // 2. 创建 JVM
    jint res = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void **)&env, &vm_args);
    if (res != JNI_OK) {
        fprintf(stderr, "Cannot create Java VM\n");
        return -1;
    }
    // 3. 获取 JNITest 类
    cls = (*env)->FindClass(env, "JNITest");
    if (cls == NULL) {
        fprintf(stderr, "Cannot find JNITest class\n");
        (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
        return -1;
    }
    // 4. 获取 sayHello 方法的 ID
    mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "sayHello", "()V");
    if (mid == NULL) {
        fprintf(stderr, "Cannot get Method ID for sayHello\n");
        (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
        return -1;
    }
    // 5. 创建 JNITest 对象实例
    jobject obj = (*env)->NewObject(env, cls, mid);
    if (obj == NULL) {
        fprintf(stderr, "Cannot create JNITest object\n");
        (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
        return -1;
    }
    // 6. 调用 sayHello 方法
    printf("C 程序准备调用 Java 的 sayHello 方法...\n");
    (*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid);
    printf("C 程序调用 Java 方法完毕，\n");
    // 7. 销毁 JVM
    (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
    return 0;
}

编译并运行主程序：

编译 main.c：
```
gcc -o my_c_app main.c -L. -ljnistest
```
- -o my_c_app：输出的可执行文件名为 my_c_app。
- -L.：告诉编译器在当前目录（）下查找库文件。
- -ljnistest：链接名为 jnitest 的库，编译器会自动在前面加上 lib，并加上 .so 后缀，去寻找 libjnitest.so。
运行 my_c_app：
```
./my_c_app
```
如果运行时出现 libjnitest.so: cannot open shared object file 错误，是因为系统找不到你刚刚生成的 .so 文件，你有两种方法解决：
- 方法一（推荐）：将 .so 文件复制到标准库路径，如 /usr/lib。
```
sudo cp libjnitest.so /usr/lib
```
- 方法二（临时）：设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量。
```
export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH
./my_c_app
```

预期输出：

C 程序准备调用 Java 的 sayHello 方法...
Hello from Java!
Java 收到消息: 你好，来自 C 世界的问候！
--- 调用静态方法 add ---
Java 执行加法: 10 + 20
C 收到 Java add 方法的返回值: 30
C 程序调用 Java 方法完毕。

总结与注意事项

性能：JNI 调用有性能开销，因为它涉及本地代码和 JVM 之间的上下文切换和数据转换，不要在性能敏感的循环中进行频繁的 JNI 调用。
内存管理：在 JNI 中创建的引用（如 jobject, jclass, jstring）分为局部引用和全局引用，局部引用只在当前线程的 JNI 方法调用期间有效，方法返回后会被自动释放，如果你想在多次 JNI 调用之间保持一个 Java 对象的引用，需要将其转换为全局引用（NewGlobalRef），并在用完后手动释放（DeleteGlobalRef），忘记释放会导致内存泄漏。
异常：JNI 调用可能会抛出 Java 异常，C 代码需要检查异常是否发生（ExceptionCheck），如果发生，必须处理（ExceptionDescribe 打印异常信息，ExceptionClear 清除异常），否则后续的 JNI 调用会失败。
线程：默认情况下，一个 JVM 只能被一个线程附加，如果你想在 C 程序的多个线程中使用 JNI，每个线程都需要通过 AttachCurrentThread 附加到 JVM，并在结束时用 DetachCurrentThread 分离。
复杂性：JNI 本身很复杂，特别是当处理复杂数据类型（如数组、对象）时，对于更复杂的交互，可以考虑使用 JNA (Java Native Access) 或 Swig 等工具，它们可以简化本地代码的编写和绑定过程。

Linux C如何调用Java方法？

核心思想

详细步骤与示例

第 1 步：准备环境

第 2 步：编写 Java 代码

第 3 步：编译 Java 代码并生成 C 头文件

第 4 步：编写 C 代码

第 5 步：编译链接生成动态库

第 6 步：编写 C 程序入口并运行

总结与注意事项

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核心思想

详细步骤与示例

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第 2 步：编写 Java 代码

第 3 步：编译 Java 代码并生成 C 头文件

第 4 步：编写 C 代码

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第 6 步：编写 C 程序入口并运行

总结与注意事项

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