Java语言程序设计_Java语言程序设计

1️⃣ 概念

javah 是一个命令行工具，旨在为开发人员提供一种将 Java 类转换为 C/C++ 头文件的方式。它最初作为 Java SE 开发套件的一部分于 JDK 1.0 版本中引入，旨在支持 Java 和本地代码的混合编程。

javah 用于生成包含 JNI（Java Native Interface）函数原型的头文件，以便在使用 JNI 连接 Java 和本地代码时进行编译和链接。

它的主要作用是为了在 Java 和 C/C++ 之间建立桥梁，允许 Java 程序调用本地代码功能，并使本地代码能够与 Java 类进行交互。通过生成头文件，开发人员可以将 Java 类的方法映射到本地函数，并为这些函数构建对应的本地实现。

2️⃣ 优势和缺点

• 优点：

  • 方便地将 Java 类连接到本地代码，充分利用底层操作系统的功能；
  • 支持编写高性能的本地代码，以提高某些关键任务的执行效率；
  • 加强了跨平台开发的能力，可以充分利用本地特性，实现更复杂的功能需求。

• 缺点：

  • 使用 JNI 需要额外的学习成本，包括 JNI 编程规范、内存管理等方面的知识；
  • 开发人员需要维护 Java 类和本地代码之间的正确映射关系，增加了一定的复杂性。

3️⃣ 使用

3.1 语法格式

javah 命令的基本语法格式如下：

javah [options] <classes> 

其中，options 是可选参数，classes 是要生成头文件的完全限定类名。

将 javah 命令支持的所有可选参数汇总如下表：

上面表格汇总了javah的所有可选参数，读者可以根据自己的需求参照表格选择所需参数。下是主要介绍一些常用的 javah可选参数：

• -o <file>：指定输出的头文件名称；
• -classpath <path>：设置查找类文件的路径；
• -jni：表示生成用于 JNI 的头文件。

3.1.1 可选参数：-o < file>

javah -o <file> classes 命令的作用是生成包含 JNI 函数原型的 C/C++ 头文件，并将其写入指定的文件中。

其中，<file> 是指定要写入的文件的路径和名称，classes也即fully.qualified.classname 是要生成头文件的完全限定类名。

以下步骤演示了如何使用该命令及其作用：

1. 使用以下命令，将一个名为 com.xiaoshan.MyClass 的 Java 类生成头文件并保存为 MyClass.h：

   javah -o MyClass.h com.xiaoshan.MyClass 

   执行命令后，会在当前目录下生成一个名为 MyClass.h 的头文件，其中包含与 com.xiaoshan.MyClass 类相关的 JNI 函数原型。

2. 生成的头文件可以用于编写本地代码，实现与 Java 类的交互。你可以通过包含该头文件来在 C/C++ 代码中调用 Java 类的方法或访问其成员。

使用 javah -o <file> 命令可以方便地为 Java 类生成与 JNI 接口对应的 C/C++ 头文件。C/C++ 头文件内容为：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class com_xiaoshan_MyClass */ #ifndef _Included_com_xiaoshan_MyClass #define _Included_com_xiaoshan_MyClass #ifdef __cplusplus extern "C" { 
    #endif #ifdef __cplusplus } #endif #endif 

3.1.2 可选参数：-classpath < path>

javah -classpath <path> classes 命令的作用是设置要在查找类文件时使用的路径。

其中，<path> 是指定要使用的类文件路径，可以是一个目录或包含多个目录路径的冒号分隔列表。classes 是要生成头文件的完全限定类名。

下面演示如何使用该命令及其作用：

1. 现在有一个 com.xiaoshan.MyClass 的 Java 类，并且该类所在的类文件位于 /path/to/classes 目录下，则可以执行以下命令：

   javah -classpath /path/to/classes com.xiaoshan.MyClass 

   执行命令后，javah 将根据 -classpath 参数指定的路径在其中查找类文件，并为 com.xiaoshan.MyClass 生成相应的 C/C++ 头文件。

2. 运行命令后，javah 将会根据指定的类路径查找类文件，并生成相应的头文件。生成的头文件可以用于编写本地代码，实现与 Java 类的交互。

使用 javah -classpath <path> 命令可以设置要在查找类文件时使用的路径，确保 javah 能够正确地找到要生成头文件的 Java 类。

3.1.3 可选参数：-jni

javah -jni 命令的作用是生成用于 JNI（Java Native Interface）的头文件。这意味着生成的头文件会符合 JNI 的函数命名规则，以便与 Java 代码进行交互。

下面演示如何使用该命令及其作用：

1. 现在希望名为 com.xiaoshan.MyClass 的 Java 类生成的头文件符合 JNI 的命名规范，可以执行以下命令：

   javah -jni com.xiaoshan.MyClass 

   运行命令后，javah 将会生成一个符合 JNI 命名规范的头文件，其中包含与 com.xiaoshan.MyClass 类相关的 JNI 函数原型。

2. 生成的头文件可以用于编写本地代码，实现与 Java 类的交互。通过 JNI 的函数命名规则，你可以在 C/C++ 代码中调用 Java 类的方法或访问其成员。

使用 javah -jni 命令可以方便地生成用于 JNI 的头文件，并确保与 Java 代码的交互遵循 JNI 函数命名规则。这样，你就能够在本地代码中正确调用 Java 类的方法并与之进行交互。

4️⃣ 应用场景

javah 命令主要在以下场景中发挥作用：

• 在 Java 程序中使用 JNI 连接本地代码时，需要生成对应的 C/C++ 头文件；
• 需要优化 Java 程序的性能，将部分关键任务委托给本地代码实现。

5️⃣ 实现原理

javah 命令通过分析 Java 类及其方法的签名信息，生成与之对应的 C/C++ 函数原型。具体过程如下：

1. 根据指定的类名或包名，javah 定位到相应的类文件；
2. 解析类文件的结构，提取类和方法的相关信息，包括类名、方法名、参数列表和返回类型等；
3. 将提取的信息转换为 C/C++ 函数原型，并生成相应的头文件；
4. 头文件中包含了 JNI 的函数命名规则，以便与 Java 代码进行交互。

6️⃣ 注意事项

1. javah 只能应用于具有 native 关键字声明的方法，用于标识应该由本地代码提供实现；
2. 如果涉及到依赖其他类的本地方法，需确保这些类在运行时可用；
3. 在执行 javah 命令时，必须指定一个有效的输出路径。

🌾 总结

javah 是一个有用的工具，可以方便地将 Java 类连接到 C/C++ 代码中。它允许开发人员通过生成 JNI 头文件来建立 Java 和本地代码之间的桥梁，实现高效的跨平台开发。尽管涉及一定的学习成本和复杂性，但对于需要与底层操作系统交互或提高性能的情况下，使用 javah 是一个很好的选择。

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