Что такое JNI

JNI (Java Native Interface) — это программный интерфейс в языке программирования Java, который позволяет взаимодействовать с приложениями и библиотеками, написанными на других языках программирования, таких как C, C++ или Ассемблер. JNI предоставляет возможность вызывать нативные (написанные на низкоуровневых языках) методы из кода на Java и наоборот.

Основной целью JNI является обеспечение возможности интеграции Java-кода с кодом на нативных языках. Это может быть полезно, например, когда необходимо использовать существующую библиотеку, написанную на C или C++, в Java-приложении. JNI позволяет создавать «обёртки» (wrapper) для нативных методов, которые могут быть вызваны из Java-кода.

Как работает JNI

JNI (Java Native Interface) — это как мост, который соединяет Java-мир с нативным (низкоуровневым) кодом, написанным на языках, таких как C или C++. Вот простое объяснение того, как это работает:

1. Java хочет использовать код на другом языке: Допустим, у вас есть Java-приложение, и вы хотите использовать какую-то функциональность, которая реализована в коде на C или C++. Например, вы хотите взаимодействовать с библиотекой, написанной на этих языках.
2. Объявление нативных методов: В Java-коде вы объявляете методы с ключевым словом native, которые будут «мостом» к соответствующим методам в нативном коде.
3. Создание заглушек: Вы используете утилиту, например, javah, чтобы создать заглушки для нативных методов. Эти заглушки предоставляют своего рода «инструкции» для того, как Java-методы связываются с нативными методами.
4. Написание кода на C/C++: Вам нужно написать нативный код, который реализует методы, объявленные в Java. Этот код выполняет те задачи, которые вы хотите выполнить с использованием низкоуровневых языков.
5. Компиляция нативного кода: Нативный код компилируется в библиотеку (например, .so файл в Linux или .dll в Windows).
6. Загрузка библиотеки в Java: В Java-коде вы используете System.loadLibrary("mylibrary"), чтобы загрузить библиотеку, содержащую нативные методы.
7. Вызов нативного метода: Теперь вы можете вызывать нативные методы в Java-коде, как если бы они были обычными Java-методами.

Таким образом, JNI действует как посредник между Java и нативным кодом, позволяя им обмениваться информацией и вызывать друг друга. Это особенно полезно, когда у вас есть существующий нативный код, который вы хотите использовать в своем Java-приложении.

Пример использования JNI

1. Написание нативного кода (например, на C):

#include <jni.h>

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_MyClass_getMessage(JNIEnv *env, jobject obj) {
    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from native code!");
}

2. Создание Java-класса, который использует нативный код:

public class MyClass {
    static {
        System.loadLibrary("mylibrary"); // загрузка нативной библиотеки
    }

    public native String getMessage(); // объявление нативного метода

    public static void main(String[] args) {
        MyClass myObject = new MyClass();
        System.out.println(myObject.getMessage()); // вызов нативного метода
    }
}

3. Компиляция и запуск:

javac MyClass.java
javah -jni MyClass
gcc -shared -fpic -o libmylibrary.so MyClass.c -I${JAVA_HOME}/include -I${JAVA_HOME}/include/linux
java MyClass

Это простой пример, и в реальных приложениях более сложные задачи могут быть решены с использованием JNI. Однако, важно учитывать, что использование JNI может быть сложным и потенциально опасным из-за возможных проблем с безопасностью и утечками памяти.

Альтернативы JNI

JNI (Java Native Interface) предоставляет механизм для взаимодействия между кодом на Java и нативным кодом на языках, таких как C или C++. Однако, существуют и другие альтернативы и подходы для решения подобных задач. Ниже приведены некоторые из них:

• Java Native Access (JNA): JNA — это библиотека, которая позволяет вызывать функции из динамических библиотек без необходимости явного создания заглушек, как в случае с JNI. Она предоставляет более дружелюбный интерфейс и упрощает взаимодействие с нативным кодом. В JNA нет необходимости в явном объявлении нативных методов, и она предоставляет механизм автоматического преобразования типов данных.
• Java Native Runtime (JNR): JNR — еще одна библиотека, предназначенная для взаимодействия с нативным кодом. Она предлагает альтернативный подход к JNA и также предоставляет более простой способ вызова функций из динамических библиотек.
• WebSocket и другие протоколы: Вместо использования нативного кода, некоторые разработчики предпочитают использовать веб-сокеты или другие сетевые протоколы для взаимодействия между Java-приложением и внешними сервисами или библиотеками.
• RPC (Remote Procedure Call) и микросервисы: В случае, когда нативный код может быть запущен в отдельном процессе, можно использовать RPC для удаленного вызова методов. Также, микросервисная архитектура позволяет разделять функциональность между отдельными службами, в том числе написанными на разных языках.
• Использование других языков на платформе Java: Некоторые проекты решают проблему взаимодействия с нативным кодом путем использования других языков, которые могут быть компилированы в байт-код Java. Примеры включают Kotlin Native или Scala Native.
• Сериализация данных: Вместо вызова нативных функций напрямую, данные могут быть сериализованы в формат, понятный как Java, и переданы между Java-кодом и внешними сервисами.

Каждый из этих подходов имеет свои преимущества и ограничения, и выбор зависит от конкретных требований проекта. При выборе альтернативы JNI важно учитывать производительность, удобство использования, поддержку и другие факторы.