关于一些基础的Java问题的解答（八）

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JNI的使用

先简单介绍一下JNI，JNI即Java Native Interface的缩写，中文译为“Java本地调用”。通俗的说，JNI是一种实现Java层与Native层（C/C++）交互的技术。有时为了追求效率问题，或者是使用用native代码编写的函数库，我们就不得不使用JNI接口。
以下是一个JNI的小例子：

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public class Main {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 动态库名字，windows平台自动拓展成makeStr_jni.dll
		System.loadLibrary("makeStr_jni");
		// 打印字符串
		printString("Java World!");
	}
	// native关键字表示为本地方法
	public static native void printString(String str); 
}

我们在Java中使用JNI接口只需要两步：

  1. 使用native关键字声明某方法为本地方法
  2. 使用System.loadLibrary加载由C/C++编写成的动态链接库（我们只需要写出库名字即可，Java会根据平台补充库的后缀名windows：dll，linux：so）

接下来我们来看看如何编写Native层的cpp文件（以下注册Native函数方法为静态注册，动态注册本文不提及）：
为了让Java层中的函数与Native层中的函数一一对应，JNI规定了一套复杂的命名体系。在此本文就不深入介绍该命名方法了，我们使用JDK提供的javah工具生成对应的.h头文件：
首先我们把写好的Java代码编译成.class文件：

JNI_pic1

然后我们使用javah工具生成对应的.h头文件（-o后面第一个参数为.h的文件名，第二个参数为.class的文件名）：

jni2_pic2

然后我们就能看到生成的.h文件了：

jni3_pic3

以下是.h文件中的代码：

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/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include "jni.h"
/* Header for class Main */

#ifndef _Included_Main
#define _Included_Main
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     Main 方法所在的类 
 * Method:    printString 方法名 
 * Signature: (Ljava/lang/String;)V 签名 
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_Main_printString
  (JNIEnv *, jclass, jstring);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

可以看到我们在Java层定义的printString方法对应成了Native层的Java_Main_printString方法，方法上面有javah给我们生成的注释，它提供了以下信息：

  • Class：方法所属于的类
  • Method：方法的名称
  • Signature：方法的签名。签名是由于Java中的方法允许重载，仅仅通过类与名称并不能确定该Native方法所对应的Java方法，因此JNI技术中就将参数类型和返回值的组合作为了一个函数的签名信息，有了签名和函数名我们才能顺利找到Javac层中对应的函数

接下来我们只要写一个.cpp文件实现该方法即可：

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#include<iostream>
#include"_Main.h"

using namespace std;

/*
 *	JNIEnv	：	env	JNI环境，一个提供JNI系统函数的结构体 
 *	jclass	：	clazz	代表Java层的Class对象，由于printString方法是一个静态方法，故传入Class对象 
 *	jstring	 ：	s	代表Java层的String对象，表示传入的参数 
 */ 
JNIEXPORT void JNICALL Java_Main_printString
  (JNIEnv * env, jclass clazz, jstring s) {
  	jboolean iscopy;
  	// 通过jstring对象生成本地字符串 
  	const char *charData = env->GetStringUTFChars(s, &iscopy);
  	// 打印字符串 
	cout << "A message from Native World: " << charData << endl;
	// 释放资源 
	env->ReleaseStringUTFChars(s, charData);
  }

以上代码相信注释已解释的非常清楚，故此处不再赘述。值得一提的是在Native层中有多种与Java层中相对应的数据结构，如：jclass代表Class对象，jstring代表String对象，jboolean代表boolean基本类型等。有兴趣的童鞋可以自行去了解下。
写完该.cpp文件后，我们编译工程生成dll文件（Windows平台），并把文件加入我们Java工程的引用库中：
JNI4_pic4

然后运行我们的Java代码，我们就可以看到使用JNI技术后来自Native层的问候：
JNI5_pic5

String拼接的两种方法，concat与+

总的来说，区别有以下几点：

  1. concat是String方法，而“+”是String重载的操作符
  2. concat只能连接String字符串，而“+”可以连接任何Object
  3. 由于String是不变的对象，concat底层是通过创建新的String对象实现拼接，而“+”使用的是StringBuilder工具实现拼接

Java元注解（Annotation）

自Java5.0版本引入注解之后，它就成为了Java平台中非常重要的一部分。开发过程中，我们也时常在应用代码中会看到诸如@Override，@Deprecated这样的注解

用一个词就可以描述注解，那就是元数据，即一种描述数据的数据。所以，可以说注解就是源代码的元数据

当我们使用自定义的注解时，我们就会使用到Java提供的元注解。元注解的作用就是负责注解其他注解。Java5.0定义了4个标准的meta-annotation类型，它们被用来提供对其它 annotation类型作说明，它们均被存放在java.lang.annotation包下面，分别是：

  • @Target
  • @Retention
  • @Documented
  • @Inherited

@Target

@Target说明了Annotation所修饰的对象范围，它的取值（ElementType）有：

  • CONSTRUCTOR：用于描述构造器
  • FIELD：用于描述域
  • LOCAL_VARIABLE：用于描述局部变量
  • METHOD：用于描述方法
  • PACKAGE：用于描述包
  • PARAMETER：用于描述参数
  • TYPE：用于描述类、接口（包括注解类型）或enum声明

例子：

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@Target(ElementType.TYPE)
public @interface A {
}

@Target(ElementType.FIELD)
public @interface B {

}

注解A可以用于注解类、接口(包括注解类型) 或enum声明，而注解B仅可用于注解类的成员变量

@Retention

@Retention定义了该Annotation被保留的时间长短，表示需要在什么级别保存该注释信息，用于描述注解的生命周期（即：被描述的注解在什么范围内有效），取值（RetentionPoicy）有：

  • SOURCE：在源文件中有效（即源文件保留）
  • CLASS：在class文件中有效（即class保留）
  • RUNTIME：在运行时有效（即运行时保留，可以通过反射获取）

@Documented

@Documented用于描述其它类型的annotation应该被作为被标注的程序成员的公共API，表明这个注解应该被 javadoc工具记录， 默认情况下,javadoc是不包括注解的。但如果声明注解时指定了 @Documented,则它会被 javadoc 之类的工具处理，所以注解类型信息也会被包括在生成的文档中。@Documented是一个标记注解，没有成员

@Inherited

@Inherited作用是，使用此注解声明出来的自定义注解时，如果自定义注解在类上面时，子类会自动继承此注解，否则的话，子类不会继承此注解。这里一定要记住，使用@Inherited声明出来的注解，只有在类上使用时才会有效，对方法，属性等其他无效。

具体的例子可以查看这篇博客：http://blog.csdn.net/snow_crazy/article/details/39381695

自定义注解（Annotation）

使用@interface自定义注解时，自动继承了java.lang.annotation.Annotation接口，由编译程序自动完成其他细节。在定义注解时，不能继承其他的注解或接口。@interface用来声明一个注解，其中的每一个方法实际上是声明了一个配置参数。方法的名称就是参数的名称，返回值类型就是参数的类型（返回值类型只能是基本类型、Class、String、enum）。可以通过default来声明参数的默认值。通过使用元注解来标明自定义注解的某些功能。

定义注解格式：

public @interface 注解名 {定义体}

注解参数的可支持数据类型如下：

  • 所有基本数据类型（int,float,boolean,byte,double,char,long,short)
  • String
  • Class
  • enum（枚举）
  • Annotation（注解）
  • 以上所有类型的数组

例子如下：

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@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface DatabaseTable {

    String tableName() default "";
}

上面的例子定义了一个用于描述类、接口（包括注解类型）或enum声明的、在运行时保留的（即可以反射获取的）注解，该注解拥有属性值tableName，默认值为空字符串，使用方法如下：

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@DatabaseTable(tableName = "tableBean")
public class TableBean {}

Java反射中getXXX与getDeclaredXXX方法的区别

对于Fields：

  • getField：只能获取类的public字段、但可以获取从父类继承的public字段
  • getDeclaredField：能获取当前类的所有字段、但不能获取从父类继承的字段

对于Methods：

  • getMethods：只能获取类的public方法、但可以获取从父类继承的public方法
  • getDeclaredMethods：能获取当前类的所有方法、但不能获取从父类继承的方法

对于Constructors：

  • getConstructors：返回所有的public构造器
  • getDeclaredConstructors：返回所有的构造器

对于Annotations：

  • getAnnotations：对于Class（类），返回所有注解，包括@Inherited继承的
  • getDeclaredAnnotations：对于Class（类），返回当前类拥有注解，不包括@Inherited继承的