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一本Java由初级到高级的编程书籍

作为访问JNI函数的一个例子，请思考上述的代码。在这里，我们利用JNIEnv的自变量jEnv来访问一个Java字串。Java字串采取的是Unicode格式，所以假若收到这样一个字串，并想把它传给一个非Unicode函数（如printf()），首先必须用JNI函数GetStringUTFChars()将其转换成ASCII字符。该函数能接收一个Java字串，然后把它转换成UTF-8字符（用8位宽度容纳ASCII值，或用16位宽度容纳Unicode；若原始字串的内容完全由ASCII构成，那么结果字串也是ASCII）。<br>
GetStringUTFChars是JNIEnv间接指向的那个结构里的一个字段，而这个字段又是指向一个函数的指针。为访问JNI函数，我们用传统的C语法来调用一个函数（通过指针）。利用上述形式可实现对所有JNI函数的访问。<br>
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A.1.3 传递和使用Java对象<br>
在前例中，我们将一个字串传递给固有方法。事实上，亦可将自己创建的Java对象传递给固有方法。<br>
在我们的固有方法内部，可访问已收到的那些对象的字段及方法。<br>
为传递对象，声明固有方法时要采用原始的Java语法。如下例所示，MyJavaClass有一个public（公共）字段，以及一个public方法。UseObjects类声明了一个固有方法，用于接收MyJavaClass类的一个对象。为调查固有方法是否能控制自己的自变量，我们设置了自变量的public字段，调用固有方法，然后打印出public字段的值。<br>
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1004页上程序<br>
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编译好代码，并将.class文件传递给javah后，就可以实现固有方法。在下面这个例子中，一旦取得字段和方法ID，就会通过JNI函数访问它们。<br>
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1004-1005页程序<br>
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除第一个自变量外，C++函数会接收一个jobject，它代表Java对象引用“固有”的那一面——那个引用是我们从Java代码里传递的。我们简单地读取aValue，把它打印出来，改变这个值，调用对象的divByTwo()方法，再将值重新打印一遍。<br>
为访问一个字段或方法，首先必须获取它的标识符。利用适当的JNI函数，可方便地取得类对象、元素名以及签名信息。这些函数会返回一个标识符，利用它可访问对应的元素。尽管这一方式显得有些曲折，但我们的固有方法确实对Java对象的内部布局一无所知。因此，它必须通过由JVM返回的索引访问字段和方法。这样一来，不同的JVM就可实现不同的内部对象布局，同时不会对固有方法造成影响。<br>
若运行Java程序，就会发现从Java那一侧传来的对象是由我们的固有方法处理的。但传递的到底是什么呢？是指针，还是Java引用？而且垃圾收集器在固有方法调用期间又在做什么呢？<br>
垃圾收集器会在固有方法执行期间持续运行，但在一次固有方法调用期间，我们的对象可保证不会被当作“垃圾”收集去。为确保这一点，事先创建了“局部引用”，并在固有方法调用之后立即清除。由于它们的“生命期”与调用过程息息相关，所以能够保证对象在固有方法调用期间的有效性。<br>
由于这些引用会在每次函数调用的时候创建和破坏，所以不可在static变量中制作固有方法的局部副本（本地拷贝）。若希望一个引用在函数存在期间持续有效，就需要一个全局引用。全局引用不是由JVM创建的，但通过调用特定的JNI函数，程序员可将局部引用扩展为全局引用。创建一个全局引用时，需对引用对象的“生存时间”负责。全局引用（以及它引用的对象）会一直留在内存里，直到用特定的JNI函数明确释放了这个引用。它类似于C的malloc()和free()。<br>
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A.1.4 JNI和Java异常<br>
利用JNI，可丢弃、捕捉、打印以及重新丢弃Java异常，就象在一个Java程序里那样。但对程序员来说，需自行调用专用的JNI函数，以便对异常进行处理。下面列出用于异常处理的一些JNI函数：<br>
■Throw()：丢弃一个现有的异常对象；在固有方法中用于重新丢弃一个异常。<br>
■ThrowNew()：生成一个新的异常对象，并将其丢弃。<br>
■ExceptionOccurred()：判断一个异常是否已被丢弃，但尚未清除。<br>
■ExceptionDescribe()：打印一个异常和堆栈跟踪信息。<br>
■ExceptionClear()：清除一个待决的异常。<br>
■FatalError()：造成一个严重错误，不返回。<br>
在所有这些函数中，最不能忽视的就是ExceptionOccurred()和ExceptionClear()。大多数JNI函数都能产生异常，而且没有象在Java的try块内的那种语言特性可供利用。所以在每一次JNI函数调用之后，都必须调用ExceptionOccurred()，了解异常是否已被丢弃。若侦测到一个异常，可选择对其加以控制（可能时还要重新丢弃它）。然而，必须确保异常最终被清除。这可以在自己的函数中用ExceptionClear()来实现；若异常被重新丢弃，也可能在其他某些函数中进行。但无论如何，这一工作是必不可少的。<br>
我们必须保证异常被彻底清除。否则，假若在一个异常待决的情况下调用一个JNI函数，获得的结果往往是无法预知的。也有少数几个JNI函数可在异常时安全调用；当然，它们都是专门的异常控制函数。<br>
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A.1.5 JNI和线程处理<br>
由于Java是一种多线程语言，几个线程可能同时发出对一个固有方法的调用（若另一个线程发出调用，固有方法可能在运行期间暂停）。此时，完全要由程序员来保证固有调用在多线程的环境中安全进行。例如，要防范用一种未进行监视的方法修改共享数据。此时，我们主要有两个选择：将固有方法声明为“同步”，或在固有方法内部采取其他某些策略，确保数据处理正确地并发进行。<br>
此外，绝对不要通过线程传递JNIEnv，因为它指向的内部结构是在“每线程”的基础上分配的，而且包含了只对那些特定的线程才有意义的信息。<br>
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A.1.6 使用现成代码<br>
为实现JNI固有方法，最简单的方法就是在一个Java类里编写固有方法的原型，编译那个类，再通过javah运行.class文件。但假若我们已有一个大型的、早已存在的代码库，而且想从Java里调用它们，此时又该如何是好呢？不可将DLL中的所有函数更名，使其符合JNI命名规则，这种方案是不可行的。最好的方法是在原来的代码库“外面”写一个封装DLL。Java代码会调用新DLL里的函数，后者再调用原始的DLL函数。这个方法并非仅仅是一种解决方案；大多数情况下，我们甚至必须这样做，因为必须面向对象引用调用JNI函数，否则无法使用它们。<br>
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A.2 微软的解决方案<br>
到本书完稿时为止，微软仍未提供对JNI的支持，只是用自己的专利方法提供了对非Java代码调用的支持。这一支持内建到编译器Microsoft 
JVM以及外部工具中。只有程序用Microsoft Java编译器编译，而且只有在Microsoft 
Java虚拟机（JVM）上运行的时候，本节讲述的特性才会有效。若计划在因特网上发行自己的应用，或者本单位的内联网建立在不同平台的基础上，就可能成为一个严重的问题。<br>
微软与Win32代码的接口为我们提供了连接Win32的三种途径：<br>
(1) J/Direct：方便调用Win32 DLL函数的一种途径，具有某些限制。<br>
(2) 本原接口（RNI）：可调用Win32 DLL函数，但必须自行解决“垃圾收集”问题。<br>
(3) Java/COM集成：可从Java里直接揭示或调用COM服务。<br>
后续的小节将分别探讨这三种技术。<br>
写作本书的时候，这些特性均通过了Microsoft SDK for Java 2.0 beta 2的支持。可从微软公司的Web站点下载这个开发平台（要经历一个痛苦的选择过程，他们叫作“Active 
Setup”）。Java SDK是一套命令行工具的集合，但编译引擎可轻易嵌入Developer 
Studio环境，以便我们用Visual J++ 1.1来编译Java 1.1代码。<br>
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A.3 J/Direct<br>
J/Direct是调用Win32 DLL函数最简单的方式。它的主要设计目标是与Win32API打交道，但完全可用它调用其他任何API。但是，尽管这一特性非常方便，但它同时也造成了某些限制，且降低了性能（与RNI相比）。但J/Direct也有一些明显的优点。首先，除希望调用的那个DLL里的代码之外，没有必要再编写额外的非Java代码，换言之，我们不需要一个封装器或者代理／存根DLL。其次，函数自变量与标准数据类型之间实现了自动转换。若必须传递用户自定义的数据类型，那么J/Direct可能不按我们的希望工作。第三，就象下例展示的那样，它非常简单和直接。只需少数几行，这个例子便能调用Win32 
API函数MessageBox()，它能弹出一个小的模态窗口，并带有一个标题、一条消息、一个可选的图标以及几个按钮。<br>
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1008页程序<br>
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令人震惊的是，这里便是我们利用J/Direct调用Win32 DLL函数所需的全部代码。其中的关键是位于示范代码底部的MessageBox()声明之前的@dll.import引导命令。它表面上看是一条注释，但实际并非如此。它的作用是告诉编译器：引导命令下面的函数是在USER32 
DLL里实现的，而且应相应地调用。我们要做的全部事情就是提供与DLL内实现的函数相符的一个原型，并调用函数。但是毋需在Java版本里手工键入需要的每一个Win32 
API函数，一个Microsoft Java包会帮我们做这件事情（很快就会详细解释）。为了让这个例子正常工作，函数必须“按名称”由DLL导出。但是，也可以用@dll.import引导命令“按顺序”链接。举个例子来说，我们可指定函数在DLL里的入口位置。稍后还会具体讲述@dll.import引导命令的特性。<br>
用非Java代码进行链接的一个重要问题就是函数参数的自动配置。正如大家看到的那样，MessageBox()的Java声明采用了两个字串自变量，但原来的C方案则采用了两个char指针。编译器会帮助我们自动转换标准数据类型，同时遵照本章后一节要讲述的规则。<br>
最好，大家或许已注意到了main()声明中的UnsatisfiedLinkError异常。在运行期的时候，一旦链接程序不能从非Java函数里解析出符号，就会触发这一异常（事件）。这可能是由多方面的原因造成的：.dll文件未找到；不是一个有效的DLL；或者J/Direct未获您所使用的虚拟机的支持。为了使DLL能被找到，它必须位于Windows或Windows\System目录下，位于由PATH环境变量列出的一个目录中，或者位于和.class文件相同的目录。J/Direct获得了Microsoft 
Java编译器1.02.4213版本及更高版本的支持，也获得了Microsoft JVM 4.79.2164及更高版本的支持。为了解自己编译器的版本号，请在命令行下运行JVC，不要加任何参数。为了解JVM的版本号，请找到msjava.dll的图标，并利用右键弹出菜单观察它的属性。<br>
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A.3.1 @dll.import引导命令<br>
作为使用J/Direct唯一的途径，@dll.import引导命令相当灵活。它提供了为数众多的修改符，可用它们自定义同非Java代码建立链接关系的方式。它亦可应用于类内的一些方法，或应用于整个类。也就是说，我们在那个类内声明的所有方法都是在相同的DLL里实现的。下面让我们具体研究一下这些特性。<br>
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1. 别名处理和按顺序链接<br>
为了使@dll.import引导命令能象上面显示的那样工作，DLL内的函数必须按名字导出。然而，我们有时想使用与DLL里原始名字不同的一个名字（别名处理），否则函数就可能按编号（比如按顺序）导出，而不是按名字导出。下面这个例子声明了FinestraDiMessaggio()（用意大利语说的“MessageBox”）。正如大家看到的那样，使用的语法是非常简单的。<br>
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1010页上程序<br>
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下面这个例子展示了如何同DLL里并非按名字导出的一个函数建立链接，那个函数事实是按它们在DLL里的位置导出的。这个例子假设有一个名为MYMATH的DLL，这个DLL在位置编号3处包含了一个函数。那个函数获取两个整数作为自变量，并返回两个整数的和。<br>
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1010页下程序<br>
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可以看出，唯一的差异就是entrypoint自变量的形式。<br>
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2. 将@dll.import应用于整个类<br>
@dll.import引导命令可应用于整个类。也就是说，那个类的所有方法都是在相同的DLL里实现的，并具有相同的链接属性。引导命令不会由子类继承；考虑到这个原因，而且由于DLL里的函数是自然的static函数，所以更佳的设计方案是将API函数封装到一个独立的类里，如下所示：<br>
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1011页程序<br>
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由于MessageBeep()和MessageBox()函数已在不同的类里被声明成static函数，所以必须在调用它们时规定作用域。大家也许认为必须用上述的方法将所有Win32