JNI（Java Native Interface）是 Java 提供的一种编程桥梁，它允许 Java 代码和本地（Native）代码进行交互。通过 JNI，Java 程序可以调用本地语言（如C、C++）编写的代码，并且本地代码也可以调用 Java 方法。
JNI 的主要作用包括：
- 调用本地库：Java 可以调用本地库中的函数，实现对底层系统的访问和控制。
- 提高性能：通过 JNI，可以使用本地语言编写高性能的代码，例如对计算密集型任务进行优化。
- 平台特定功能：JNI 可以用于实现与特定平台相关的功能，比如访问操作系统特定的功能或者硬件设备。
在 JNI 中，主要涉及到以下几个方面的内容：
- Java 本地方法接口声明：在 Java 代码中声明 native 方法，并使用关键字 native 来标识这些方法。
- 本地方法库实现：使用 C、C++ 或者其他本地语言编写与 Java 本地方法相对应的本地方法实现。
- 编译和链接：将本地方法实现编译成动态链接库，并确保 Java 虚拟机能够加载和调用这些库中的方法。
- 调用本地方法：在 Java 代码中通过 JNI 调用本地方法，实现 Java 与本地代码的交互。
大致步骤:
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编写 C++ 代码：首先，你需要编写带有 JNI 方法的 C++ 代码。在 C++ 中，你可以使用 JNI 提供的函数来与 Java 交互。确保你的 C++ 代码中包含了 JNI 函数，并且实现了与 Java 交互所需的功能。
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生成动态链接库（DLL 或 SO 文件）：将你的 C++ 代码编译成动态链接库文件（在 Windows 下通常是 DLL 文件，在类 Unix 系统下是 SO 文件）。这个库文件将被 Java 加载并调用其中的函数。
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创建 Java 类：在 Java 中声明 native 方法，并加载动态链接库。在 Java 类中，你需要使用关键字
native声明方法，以便 JVM 知道这些方法的实现在本地库中。 -
生成头文件：使用
javah工具生成与 Java 类对应的头文件，这个头文件包含了 JNI 接口函数的声明，以便在 C++ 代码中引用这些函数。 -
实现 JNI 方法：在 C++ 中实现 JNI 方法，这些方法与 Java 中的 native 方法相对应。在 JNI 方法中，你可以通过 JNI 函数和数据结构与 Java 代码进行交互。
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编译和链接：将 Java 类编译成字节码文件，然后使用 JNI 提供的函数将 Java 代码与本地库链接起来。
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运行 Java 代码：运行 Java 代码，在 Java 代码中调用 native 方法，触发 JNI 调用 C++ 代码的过程。
1.windows环境JNI开发
动态链接库与编译器要对应目标操作系统和架构，对于 64 位的 Windows 操作系统，你需要使用 64 位的编译工具链来生成相应的 64 位 DLL 文件。
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将C/C++实现的方法用native关键字声明
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用静态代码块进行动态链接库加载
public class JNIDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(add(100,200));
}
public static native int add(int a,int b);
static {
System.loadLibrary("JNIDemo");
}
}- javac -h ./ JNIDemo.java生成头文件
- 根据.h文件里的声明，创建.cpp文件实现对应的函数
#include "JNIDemo.h"
#include <iostream>
JNIEXPORT jint JNICALL Java_JNIDemo_add(JNIEnv *, jclass, jint a, jint b){
std::cout << "a = "<< a << std::endl;
std::cout << "b = "<< b << std::endl;
std::cout << "CPP算法调用成功:" << std::endl;
return a + b;
}- 生成动态库
g++ -o jnidemo.dll -fPIC -shared -I"D:\JAVA\jdk1.8.0\include\win32" -I"D:\JAVA\jdk1.8.0\include" JNIDemo.cpp运行java文件
2.Android系统JNI开发
在 Android 开发中，直接使用 Java 语言引入 Windows 平台上的 DLL 库是行不通的。这是因为 Android 运行在基于 Linux 内核的移动设备上，并不支持 Windows 上的 DLL 文件。此外，Android 使用的是基于 Java 的 Dalvik 虚拟机（现在是 ART 虚拟机），而不是标准的 Java 虚拟机。
如果想在 Android 应用中使用本地库，可以通过使用 Android NDK 来编写 C/C++ 代码，并将其编译为适用于 Android 平台的共享库（.so 文件）。然后，可以使用 JNI（Java Native Interface）来在 Java 代码中调用这些本地库。
在 Android 开发中，需要使用 Android NDK 提供的工具链（例如 ndk-build 或 CMake）来编译和构建你的 C/C++ 代码，生成适用于 Android 平台的 .so 文件。然后，在 Java 代码中使用 JNI 来加载和调用这些本地库。
1.新建JNI工程
2.下载JNI开发所需工具包
NDK：Native Development Kit(本地开发工具)，一系列工具的集合，这套工具允许你在Android开发中使用C和C++代码。
CMake：跨平台编译工具。
LLDB：一种调试程序，ANDROID STUDIO使用它来调试原生代码。
3.切换到project选项，编写C++算法接口函数
- 声明接口函数
- alt+enter键，在native-lib.cpp中生成该接口函数的实现体:
该接口函数的实现与cpp并不完全相同，如jint表示整型变量，jintArray表示整形数组，因为接口函数是通过JNI编码实现的，JNI与java语言和C语言都能进行交互。
4.构建如下cmake工程
- signalfeature.h代码如下
#ifndef MACHINELEARNING_SIGNALFEATURE_H
#define MACHINELEARNING_SIGNALFEATURE_H
#include <vector>
#include <cmath>
class SignalFeature {
public:
static double calculateMean(const double* data, int length);//均值
};
#endif //MACHINELEARNING_SIGNALFEATURE_H- signalfeature.cpp
#include "../includes/signalfeature.h"
// 计算均值
double SignalFeature::calculateMean(const double* data, int length) {
double sum = 0.0;
for (int i = 0; i < length; i++) {
sum += data[i];
}
return sum / length;
}
- 内层cmake
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
ADD_LIBRARY(signalfeature SHARED signalfeature.cpp)- 外层cmake
# For more information about using CMake with Android Studio, read the
# documentation: https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html
# Sets the minimum version of CMake required to build the native library.
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
# Creates and names a library, sets it as either STATIC
# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.
# You can define multiple libraries, and CMake builds them for you.
# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.
add_subdirectory(thirdlib) # 添加子目录
include_directories(includes) # 头文件搜索路径
add_library( # Sets the name of the library.
native-lib
# Sets the library as a shared library.
SHARED
# Provides a relative path to your source file(s).
native-lib.cpp)
# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a
# variable. Because CMake includes system libraries in the search path by
# default, you only need to specify the name of the public NDK library
# you want to add. CMake verifies that the library exists before
# completing its build.
find_library( # Sets the name of the path variable.
log-lib
# Specifies the name of the NDK library that
# you want CMake to locate.
log )
# Specifies libraries CMake should link to your target library. You
# can link multiple libraries, such as libraries you define in this
# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.
target_link_libraries( # Specifies the target library.
native-lib
signalfeature
# Links the target library to the log library
# included in the NDK.
${log-lib} )-
native-lib.cpp
extern "C"
JNIEXPORT jdouble JNICALL
Java_com_afison_machinelearning_MainActivity_calculateMean(JNIEnv *env, jobject thiz,
jdoubleArray data) {
// TODO: implement calculateMean()
jboolean isCopy1;
//获取数组长度
jsize len = env->GetArrayLength(data);
double *srcData = env->GetDoubleArrayElements(data,&isCopy1);
double res = SignalFeature::calculateMean(srcData,len);
return res;
}5.MainActivity中调用
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// Example of a call to a native method
TextView tv = findViewById(R.id.sample_text);
double [] data = {1,2,3,4};
double res = calculateMean(data);
tv.setText(String.valueOf(res));
}
//均值
public native double calculateMean(double[] data);6.结果展示
7.总结
这个例子展示了Android系统下，Java语言调用C++算法，当我们开发嵌入式软件时，选用的Android系统作界面展示，若需要使用算法对某些信号处理，就可以用这种方式调用机器学习算法。
