===== Volání C z Javy (Java Native Interface) =====

<note tip>javah je v ucebne v adresari /opt/jdk1.8.0_144/bin</note>
<note tip>javah je od verze JDK 8 nahrazen voláním "javac -h ..." </note>

Součástí Java platformy je rozhraní JNI (Java Native Interface), které umožňuje propojit kód běžící na virtuálním stroji Javy s nativními programy a knihovnami napsanými v jiných programovacích jazycích (např. C). Hlavními výhodami jsou zvýšení výkonu v některých low-level úlohách (např. Math.sqrt(double a)) a umožnění komunikace s hardwarovými zařízeními (Bluetooth, apod.). Nevýhodou je především ztráta platformní nezávislosti, protože takový program využívá knihovny zkompilované pro daný operační systém.

{{ :courses:b6b36pjv:tutorials:11:jni.png?direct&700 |}}

Implementace nativní knihovny a propojení s Javou je znázorněno na obrázku výše. Příklad ilustruje vytvoření C knihovny, která vypisuje text "Hello World!" a její volání z Java aplikace. Celý proces implementace je možné shrnout do několika kroků:

  - Vytvoření třídy s deklaracemi nativních metod:
 
<code java>
class HelloWorld {

    static { /* statický inicializátor */
        System.loadLibrary("HelloWorld"); /* načtení dynamické knihovny vytvořené v jazyku C */
  //    System.load("/import/users/mudromar/libhelloWorld.so"); // druha moznost nacteni souboru bez zadavani java.library.path
    }

    private native void print(); /* deklarace nativní metody */

    public static void main(String[] args) {
        new HelloWorld().print();
    }
}
</code>
    * metoda **loadLibrary(String libname)** slouží k načtení externí systémové knihovny, parametr //libname// zastupuje cestu ke knihovně, 
    * příkazy uvnitř **statického inicializátoru** (static { }) se provádí po zavedení třídy do paměti, ještě před voláním konstruktoru => nejprve se načte externí knihovna a až poté se zpracovává kód třídy,
    * **native** je klíčové slovo pro označení nativní metody, tj. metody vytvořené v jazyku C, kterou budeme volat.
  - Kompilace Java programu:
    * zkompilujte vytvořenou třídu: buď v NetBeans kliknout pravým tlačítkem na název projektu a vybrat "Clean and Build" nebo externím nástrojem javac,
    * v podadresáři "build\classes" projektového adresáře se vytvoří bytecode (.class).
  - Generování hlavičkového souboru:
    * aplikujte nástroj javah (součástí JDK, typicky v C:\Program Files\Java\jdk\bin) na bytecode Java třídy ke generování C hlavičkového souboru (.h) s deklaracemi nativních funkcí. Název bytecode souboru zadejte bez přípony .class: <code>javah -jni HelloWorld</code>
    * ve vytvořeném hlavičkovém souboru je nejdůležitější vygenerovaná deklarace C funkce, která je propojena s Java nativní metodou: <code c>
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_print (JNIEnv *, jobject);
</code>
  - Implementace deklarovaných funkcí v C: 
    * V NetBeans zvolte //New Project// -> //C/C++ Dynamic Library//.
    * Vytvořený projekt je třeba propojit s JNI knihovnami: 
      * v NetBeans klikněte pravým tlačítkem na název projektu a zvolte //Properties//,
      * na záložce //C Compiler// vyplňte do //Include Directories// cesty k JNI (typicky C:/Program Files/Java/jdk/include a C:/Program Files/Java/jdk/include/win32),
      * na stejné záložce ještě vyplňte //Additional Options// hodnou: <code>-Wl,--add-stdcall-alias -mno-cygwin -shared -m32 -Wall -pedantic</code> 
        * **-Wl,--add-stdcall-alias** nastavuje pro linker přepínač --add-stdcall-alias, který zaručí vytvoření knihovny pro Windows,
        * **-mno-cygwin** zaručí vytvoření knihovny nezávislé na Cygwin,
        * **-shared** indikuje vytvoření dynamické knihovny namísto spustitelného souboru (pokud nepoužíváte NetBeans nebo jste nevytvořili //C/C++ Dynamic Library//),
        * **-m32** indikuje vytvoření 32b knihovny (má význam jen pokud používáte 64b GCC a 32b JDK),
        * **-Wall -pedantic** zaručí výpis všech varovných hlášení a důslednou kontrolu zdrojového kódu podle striktní normy.
    * Do vytvořeného projektového adresáře nakopírujte vygenerovaný hlavičkový soubor a propojte ho s projektem (klikněte pravým tlačítkem myši na //Source Files// a vyberte //Add Existing Item//).
    * Klikněte pravým tlačítkem myši na //Source Files//, vyberte //New// a poté //C Source File//.
    * Do nově vytvořeného souboru přidejte //#include// na JNI, na vytvořený hlavičkový soubor a implementujte deklarované funkce: <code c>
#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "HelloWorld.h"

JNIEXPORT void JNICALL
Java_HelloWorld_print(JNIEnv *env, jobject obj) {
    printf("Hello World!\n");
    return;
}
</code>
  - Kompilace C programu a generování nativní knihovny:
    * v NetBeans klikněte pravým tlačítkem myši na název projektu a vyberte //Clean and Build//,
    * v podadresáři //dist// projektového adresáře se vytvoří nativní dynamická knihovna (ve Windows .dll, v Unix .so).
  - Spuštění programu java interpretrem
    * překopírujte vytvořenou knihovnu (.dll nebo .so) do Java projektového adresáře nebo do adresáře kde je umístěn spustitelný soubor Java aplikace,
    * bude-li knihovna v jiném adresáři, musíte definovat cestu v metodě loadLibrary(),
    * spusťte Java aplikaci a na obrazovce shlédněte výpis textu „Hello World!“ definovaný v C.

<note tip>
Dokumentace JNI API: [[https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/index.html]]
</note>