用Jace整合Java和C++

摘要

Jace是一种免费的开放源代码的工具，它使我们能够轻松地开发JNI（Java本机接口）代码。本篇文章详细地分析了JNI API的问题，以及如何使用Jace解决这些问题。

如果没有更深的了解，我们一定会以为Sun设计JNI的目的是为了不让Java编程人员使用它。毕竟，类型安全形同虚设，缺乏错误检查机制，进行一次简单的Java方法调用需要4次或更多的JNI调用，这都是JNI明显的不足之处。另外，我们还必须管理JNIEnv指针，不能在多个线程中使用JNI调用，必须为每种可能的操作在9个函数调用中进行选择，而且异常信息的获取也非常地困难。这还只是JNI所出现问题的一部分，我们还能发现许多其他问题。

这些限制中的许多部份都与JNI与C语言的绑定有关，C语言本身对类型安全、异常处理机制的支持也非常不好。尽管目前大多数的编程人员都已经能够使用C++编写代码，但Sun没有放弃C编程人员，这也是JNI目前这种状况的原因。不幸的是，这种很难使用的API给开发人员带来了许多困难。

Jace是一款免费的开放源代码的工具包，旨在使JNI编程变得更加简单。它支持由Java类文件自动生成C++代理类以及C++与Java的异常、数组、包、对象的整合，管理Java引用的线程绑定和生命周期。更为重要的是，它能够使我们开发更小、更易于理解、在编译时类型安全的模块。

JNI的类型系统

Jace最基本的特点是它使用C++代理类来表达Java类型。为了真正地理解代理类的优点，我们首先需要来看看JNI的类型系统。Sun在JNI中使用了24种C类型来表示所有可能的Java类型。JNI包含有9个简单类型：

·jboolean

·jbyte

·jchar

·jshort

·jint

·jlong

·jdouble

·jfloat

·void

JNI有14种引用类型，如下图所示：

（图：picture01）

另外，JNI有一个复合型的类型jvalue，它能够表达所有的简单和引用类型。

用Jace整合Java和C++(2)

Jace类型系统

图2表示基本的Jace数据类型的类图表。这些类是我们访问Jace运行时间库的简单的接口，它与JNI的数据类型对应非常紧密。

（图：picture02）

Jace的数据类型系统是直接以24种JNI数据类型为基础的，对于每一种JNI数据类型而言，Jace都有一个相应的C++代理类。9种JNI简单数据类型以及jvalue、jclass、jobject、jstring和jthrowable都直接映射为相应的Jace代理类，JNI的jarray数据类型以及9个派生的数组数据类型都被映射为一种基于模板的JArray数据类型。在下面的部分中，我们将对每种C++代理类进行详细的解释。

简单类

9个简单的类可以作为9种JNI的简单数据类型的封装器。我们可以将这些类作为参数，并返回其他C++代理类的值：

/* 获得值为“A String”的java.lang.String的哈希码值 */ JInt hashCode = String( "A String" ).hashCode();

我们也可以将这些类作为JArray类的模板参数：

/* 创建一个大小为512的字节缓冲区 */ JArray＜JByte＞ buffer( 512 );

JValue

JValue是所有代理类的基础类，它能够表达Java所有的简单和引用数据类型。每个JValue有一个JClass，该JClass表示jvalue相应的jclass。我们只能提供一个JNI的jvalue数据类型构建JValue，JValue就成为了jvalue的持有者。大多数开发人员无需与JValues直接打交道。

JClass

JClass表示JNI的数据类型jclass，它提供了访问其jclass和在不同的JNI调用中表示jclass的字符串（例如，java/lang/Object和Ljava/lang/Object）。Jace的框架使用JClass实例提供进行GetMethodID()、GetFieldID()和NewObjectArray()等JNI调用所必需的信息。大多数开发人员无需直接与JClass打交道。

JObject

JObject类表示JNI的数据类型jobject，

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