怎么从 xxxJni.java生成native-lib.c

在AI模型部署和高性能计算领域，我们经常需要将Java（例如Android应用或基于JVM的推理服务）的高级逻辑层与底层高度优化的C/C++库（如CUDA内核、ONNX Runtime或自定义加速库）连接起来。Java Native Interface (JNI) 是实现这一目标的关键技术。

本篇文章将聚焦于 JNI 工作流中最核心的一步：如何从包含 native 方法声明的 Java 类中，生成对应的 C/C++ 函数签名（即生成头文件），这是编写 native-lib.c 的基础。

核心技术点：使用 javac -h 命令

过去，开发者常使用已废弃的 javah 工具。在现代 JDK 中，生成 JNI 头文件的标准方法是使用 javac 编译器配合 -h 选项。

步骤一：创建包含 Native 方法的 Java 文件

我们首先创建一个简单的 Java 类，声明一个将由 C 语言实现的本地方法。

文件: HelloJni.java

public class HelloJni {
    // 声明一个native方法，该方法将在本地库中实现
    public native String greetFromNative();

    // 静态代码块用于加载本地库
    static {
        // 注意：这里的native-lib是最终生成的动态链接库的名称，例如libnative-lib.so
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

    public static void main(String[] args) {
        HelloJni app = new HelloJni();
        System.out.println("Java调用结果: " + app.greetFromNative());
    }
}

步骤二：编译 Java 类并生成 JNI 头文件

接下来，我们编译这个 Java 文件，并利用 -h 标志来生成 JNI 所需的 C 头文件。

假设我们希望将生成的头文件放在 jni_include 目录下。

# 1. 编译 Java 文件
javac HelloJni.java

# 2. 使用 -h 选项生成头文件
# -h <directory> 指定生成的头文件的输出目录
javac -h jni_include HelloJni.java

执行成功后，jni_include 目录下会生成一个名为 HelloJni.h 的文件。

步骤三：分析生成的 JNI 头文件

HelloJni.h 的内容定义了 C 语言函数签名，这是 JNI 规范要求的格式。它告诉我们如何在 C 文件中实现 greetFromNative 方法。

文件: jni_include/HelloJni.h (自动生成)

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

#ifndef _Included_HelloJni
#define _Included_HelloJni
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     HelloJni
 * Method:    greetFromNative
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_HelloJni_greetFromNative
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

关键点在于生成的函数名：Java_HelloJni_greetFromNative。JNI 函数命名遵循以下规则：Java_ + 包名（如果存在） + 类名 + 方法名。

步骤四：创建并实现 native-lib.c

现在，我们就可以根据头文件中定义的签名，创建 native-lib.c 文件来编写实际的本地逻辑。这是用户请求的最终 .c 实现文件。

文件: native-lib.c

#include "jni_include/HelloJni.h" // 包含上一步生成的头文件
#include <stdio.h>

// JNIEXPORT 和 JNICALL 宏是 JNI 规范所要求的
// JNIEnv* 是指向 JNI 环境的指针，允许 C 代码与 JVM 交互
// jobject 是调用该方法的 Java 对象实例 (this)
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_HelloJni_greetFromNative
  (JNIEnv *env, jobject obj) {

    const char *native_message = "Hello from C! This is optimized native code.";

    // 将 C 字符串转换为 JNI/Java 字符串对象
    return (*env)->NewStringUTF(env, native_message);
}

步骤五：编译 C 代码生成动态链接库

最后，我们需要将 native-lib.c 编译成操作系统可以加载的动态链接库（例如 Linux 下的 .so 文件）。

编译需要引入 JDK 提供的 jni.h 和 jni_md.h 头文件。

# 假设你的 JDK 安装在 /usr/lib/jvm/default-java
# 请根据实际环境调整 JDK_HOME 路径
JDK_HOME=/usr/lib/jvm/default-java

# 编译命令 (使用 GCC)
gcc -shared -fPIC -I"$JDK_HOME/include" -I"$JDK_HOME/include/linux" -Ijni_include \
    native-lib.c -o libnative-lib.so

# 对于 Windows/MinGW 环境，可能需要生成 .dll 文件，命令类似。

步骤六：运行 Java 程序

将生成的 libnative-lib.so 放在 Java 程序的运行路径下，或者通过 -Djava.library.path 指定路径，然后运行 Java 程序。

# 假设你在当前目录下运行
java -Djava.library.path=. HelloJni

# 预期输出:
# Java调用结果: Hello from C! This is optimized native code.

通过上述步骤，我们成功地从 Java Native 方法的声明，生成了标准的 JNI 接口定义，并完成了对应的 C 语言实现和动态库的构建，为高性能AI模型的底层部署奠定了基础。