Java Native Interface (JNI)

Das ›Java Native Interface‹ (JNI) erlaubt, Daten zwischen Java-Programmen und Nicht-Java-Programmen zu teilen und Funktionen in beiden Richtungen aufzurufen. Die JNI-Schulung zeigt, wie Java in C/C++-geschriebene Funktionen aufruft und aus einer nativen Anwendung heraus eine JVM über das Invocation Interface gestartet und gesteuert wird. Die Teilnehmer lernen alle Aspekte der JNI-Entwicklung anhand von Beispielen kennen und werden für die Probleme bei der Integration sensibilisiert, wie etwa dem Exception-Handling, Threading, Sicherheitsproblemen, der expliziten Deallokation aufgrund fehlender Garbage-Collections für die JNI-Seite bis zur Vermeidung von JVM-Crashs.

Inhalte des Seminars

Das Java Native Interface (JNI)

• Native Methoden am Beispiel der Dateioperationen
• Historie von JNI
• Pro und Kontra JNI; JNI aus Performance-Gründen?
• Deklarieren von nativen Methoden, JNI-Header-Dateien, C-Prototypen, javah
• Native Methode implementieren, compilieren, linken
• Aufruf nativer Methoden, Klassenlader, entladen von nativen Bibliotheken
• Methodenaufrufe, C-Stack

Zugriff auf Java-Objekte und Eigenschaften

• JNI-Typen, Typ-Mapping, primitive Typen und Referenztypen, jvalue
• jclass und jobject
• Java-Strings und native Strings, UTF-8 Strings, jstring, JNI-String-Funktionen
• Internationalisierung
• Zugriffe auf Arrays, JNI-Feld-Funktionen
• Attributzugriffe, statische Attribute und Objektattribute
• Methodenaufrufe, MethodDescriptor, statische Methoden und Objektmethoden
• Konstruktoraufrufe
• Performance-Optimierung durch Cachen von Method-ID und Field-ID

Referenzen

• Lokale und globale Referenzen
• Weak Global Reference
• Reference IDs, Referenzen vergleichen
• Ressourcen freigeben

Fehlerbehandlung

• Ausnahmen auslösen und auffangen
• JVM Exceptions
• Asynchrone Exceptions

Threads

• Threads erzeugen
• Synchronisation mit Monitor Entry und Monitor Exit
• Benachrichtigung mit Monitor Wait und Monitor Notify
• JNIEnv in verschiedenen Threads

Invocation Interface

• Erzeugen einer JVM
• Native Anwendungen mit JVM linken
• Native Threads und die JVM

JNI in der Praxis

• Handlers, The JNI_OnLoad, JNI_OnUnload
• Debugging von Java- und C/C++-Code
• Java Debug Interface (JDI)
• JVM Profiler Interface (JVMPI), JVM Tool Interface (JVMTI)

JNI-Wrapper und JNI-Alternativen

• Java/Win32 Integration, NativeCall
• Zugriff auf DLLs über ›Java Native Access‹ (JNA), JNAerator
• COM-Brücken
• SWIG (Simplified Wrapper and Interface Generator)