Java Native Interface (JNI)

Das ›Java Native Interface‹ (JNI) ermöglicht die nahtlose Interaktion zwischen Java-Programmen und nativen Anwendungen in C/C++. Mit JNI können Java-Programme native Funktionen aufrufen und umgekehrt kann eine native Anwendung über das Invocation Interface eine Java Virtual Machine (JVM) starten und steuern. In dieser Schulung lernen die Teilnehmer praxisnah, wie JNI-Projekte entwickelt werden und welche Herausforderungen dabei auftreten können –– von Exception-Handling und Multithreading über Sicherheitsaspekte bis zur expliziten Speicherfreigabe auf der nativen Seite und der Vermeidung von JVM-Abstürzen.

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)