JNI 编程 - IDEA 引入外部库

一、完整示例

注意，示例引入的是 Rust 静态库！

java 复制代码

/**
 * @version: V1.0
 * @author: 余衫马
 * @description: 主函数
 * @data: 2024-11-22 19:24
 **/

public class MyResultHandler {

    /**
     * 声明一个本地方法，用于绑定到 Rust Channel 的生产者
     * 参数传递一个 MyCallback 实例，绑定 Rust Channel 的消费者，消费者调用 doCallback 方法输出
     */
    private static native void invoke(String input,MyCallback callback);

    // 用于加载包含本地方法实现的本地库。
    static {
        System.loadLibrary("rust_jni_channel_test");
    }

    public static void main(String[] args) {

        invoke("hello",new MyCallback());
        System.out.println("start");
    }
}

注意这里没有包名，

添加 libs 文件夹，把 dll 添加进来，注意不需要使用 .dll 后缀，

配置 pom 主入口 mainclass 路径，

XML 复制代码

<build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>

            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
                <version>3.2.0</version>
                <configuration>
                    <archive>
                        <manifest>
                            <addDefaultImplementationEntries>true</addDefaultImplementationEntries>
                            <mainClass>MyResultHandler</mainClass>
                        </manifest>
                    </archive>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>

    </build>

配置 VM 启动参数，

XML 复制代码

-Djava.library.path=D:\JWorkSpace\ChannelDeomo\libs

运行效果，可以看到执行成功

新增包路径，

XML 复制代码

Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: com.yushanma.MyResultHandler.invoke(Ljava/lang/String;Lcom/yushanma/callback/MyCallback;)V
	at com.yushanma.MyResultHandler.invoke(Native Method)
	at com.yushanma.MyResultHandler.main(MyResultHandler.java:27)

实际上会报错，这是因为 dll 的包路径没匹配上，

修改路径后，重新编译，

此时运行成功。

二、JNI原理

Java Native Interface（JNI）是Java平台提供的编程框架，用于实现Java代码与其他语言（如C/C++）编写的本地代码交互。其核心原理是通过预定义的接口规范，在Java虚拟机（JVM）中调用本地方法或反之。JNI通过以下机制工作：

本地方法声明 ：Java代码中通过native关键字声明方法，但不提供实现，实际逻辑由本地库完成。
动态库加载 ：使用System.loadLibrary()加载包含本地代码的动态链接库（如Windows的.dll或Linux的.so）。
类型映射 ：JNI定义Java类型与本地类型（如jint对应int）的转换规则，确保数据传递的正确性。
JNI函数表 ：本地代码通过JNIEnv*指针访问JNI函数表，调用JVM功能（如创建Java对象、抛出异常等）。

三、JNI应用场景

性能敏感操作：如图像处理、加密算法等需要直接操作硬件或高计算量的任务，本地代码通常性能更优。
遗留系统集成：复用现有C/C++库或驱动，避免重写已有功能。
平台特定功能：访问Java未封装的系统API（如特定硬件接口）。
跨语言混合开发：需结合Java与其他语言优势的场景（如游戏开发中Java处理逻辑，C++处理渲染）。

四、JNI优点

性能提升：本地代码可直接操作内存和硬件，避免JVM开销。
功能扩展：突破Java语言限制，实现底层系统调用或特定硬件控制。
代码复用：集成现有成熟库，减少重复开发成本。

五、JNI缺点

复杂性高：需处理跨语言数据类型转换、内存管理、线程同步等问题。
移植性差：本地库需针对不同平台编译，增加维护成本。
安全隐患：本地代码错误可能导致JVM崩溃或内存泄漏。
调试困难：跨语言调试工具链复杂，问题定位耗时。

六、企业级应用

高性能计算与科学模拟

JNI用于集成C/C++编写的高性能计算库（如BLAS、LAPACK），适用于金融建模、气象预测等需要密集计算的场景，显著提升Java应用的数值处理能力。

嵌入式系统与物联网

在工业物联网中，JNI调用底层硬件驱动（如传感器、PLC控制器），实现Java应用与嵌入式设备（Raspberry Pi、ARM芯片）的交互，满足实时控制需求。

游戏开发引擎

Unity等游戏引擎通过JNI接入Android NDK，优化图形渲染（OpenGL/Vulkan）和物理引擎，降低Java虚拟机开销，提升移动端游戏性能。

音视频处理

FFmpeg等多媒体库通过JNI被Java调用，用于实时音视频编解码（H.264/AV1）、流媒体直播（RTMP/WebRTC），满足短视频平台的高效处理需求。

区块链与加密安全

JNI集成OpenSSL或国密算法（SM2/SM3），实现硬件级加密（HSM/TEE），应用于数字货币交易、企业级区块链节点的密钥管理。

大数据分析

Hadoop/Spark通过JNI调用本地库（如Intel MKL、CUDA），加速矩阵运算和机器学习模型推理，处理PB级数据。

机器人控制框架

ROS（机器人操作系统）通过JNI与Java应用交互，实现工业机器人路径规划、SLAM算法的实时执行。

金融交易系统

高频交易平台使用JNI接入低延迟C++交易引擎（如QuickFix），实现纳秒级订单处理，同时利用Java的跨平台特性部署前端。

生物信息学

基因测序软件（如GATK）通过JNI调用C++编写的序列比对算法（BWA、Bowtie），加速DNA/RNA数据分析流程。

企业级数据库优化

MySQL/PostgreSQL的Java驱动通过JNI调用原生存储引擎（InnoDB），优化连接池管理和批量插入性能，支撑高并发OLTP场景。