JNI 的多线程

之前的博文中讲述了JNI的基础知识:

Java 类型和C/C++类型的转换

cygwin + gcc+makeFile入门(三): JNI的编译

这两篇文章讲述了JNI最普遍的两个问题, 环境的建立以及参数的传递.

JNI作为连接Java 和 本地C资源的一个非常重要的技术, 需要被好好重视并掌握, 本章将总结一下JNI涉及的多线程问题, 在此之前, 需要再次重申, JNI技术的应用背景:

1.  永远只考虑Java对C代码的调用, Java的优势在于GUI层面, C的优势在于执行效率. Java 涉及的是业务层入口, C考虑的是底层逻辑的执行。两个简单的例子

           a.> java技术本身涉及了众多JNI调用, 如AWT/Swing这类绘图,最终是通过JNI调用的, 但Java面向程序员的API, 不会出现C以及接近底层的Natvie方法

           b.> Android 技术, 也只可能是Java调用C, 不会反过来, 因为反过来, 跟JNI设计的初衷不符合, 把问题复杂化了.

2. 如果JNI将架构复杂化了, 说明技术上不应该考虑JNI，或者你理解错了.

3. 多考虑文件的接口, 流的接口, 而不是仅仅是对象的接口, 这样会让JNI的设计更加优雅.

现在是JNI多线程的正题, 一个JNI多线程的例子程序, 设计一个多线程, 并且实现同步, 我理解的多线程需求如下：

1. 线程在Java端启动, 两个线程都调用C的方法

2. 有一个共同的数据, 被C的代码修改, 要求线程能对这个修改做同步, 即线程1和线程2不能冲突

可能会有人想: 干嘛不在C这端做多线程以及同步呢? 这个问题跟"干嘛不是C调用Java"类似, C实质上只是一个高效的数据处理器, 把东西传给它处理, 处理完之后, 交给Java就OK. C 中不做复杂的线程同步等操作, 所有的复杂的调度操作, 都应该是上层完成的, C仅仅是傻傻的执行者, 不是管理者。——原谅一个Java Coder的技术情节吧!

【后续可能要利用一些存在C多线程的代码, 这个另当别论. 暂时忽略, 后面有时间再总结这类问题】

通过代码的方式, 我们看看这些是怎么实现的:

1. C中存在一个全局变量value = 1000. 这个将被三个方法调用, 一个加一, 另一个减一.  另外一个查看全局变量的值. 这两个方法提供给外部的Java调用

package com.ostrichmyself.jni;
public class HelloWorld {
	public native void addOne();
	public native void minusOne();
	public native int getGlobalValue();
}

对应的C代码为:

#include"com_ostrichmyself_jni_HelloWorld.h"
#include <stdio.h>
int value = 1000;
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_ostrichmyself_jni_HelloWorld_addOne
  (JNIEnv *env, jobject obj)
  {
  	value = value +1;
  }
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_ostrichmyself_jni_HelloWorld_minusOne
  (JNIEnv *env, jobject obj)
  {
  	value = value -1;
  }
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_ostrichmyself_jni_HelloWorld_getGlobalValue
  (JNIEnv *env, jobject obj)
  {
  	return value;
  }

2. 组织多线程代码, 让他对C发起多个线程的调用, 并操控全局变量.

package com.ostrichmyself.jni;
public class MainCygwin {
	/**
	 * @param args
	 */
	static{
		System.loadLibrary("hello");
	}
	public static void main(String[] args) {
		HelloWorld hl = new HelloWorld();
		Thread t1 = new Thread(new Add("thread add ", hl));
		Thread t2 = new Thread(new Minus("thread Minus ", hl));
		t1.start();
		t2.start();
	}
	
}
class Minus implements Runnable{
	
	private String threadName;
	private HelloWorld hl;
	
	public Minus(String name, HelloWorld hl)
	{
		this.threadName = name;
		this.hl = hl;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		int i = 0; 
		while(i < 100)
		{
			i++;
			operation();
			try {
				Thread.sleep(10);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	
	public void operation()
	{
		synchronized(hl)
		{
			//加上前后的两句打印, 是为了观察是否被其它线程入侵
			System.out.println("begin:" + threadName + hl.getGlobalValue());
			hl.minusOne();
			try {
				//让线程进入休眠, 这个时候, 是带着锁的休眠
				//如果其它线程不需要这把锁，这个时候将容易被其他线程入侵
				Thread.sleep(100);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			hl.minusOne();
			System.out.println("end:" + threadName + hl.getGlobalValue());
		}
	}
}
class Add implements Runnable{
	
	private String threadName;
	private HelloWorld hl;
	
	public Add(String name, HelloWorld hl)
	{
		this.threadName = name;
		this.hl = hl;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		int i = 0; 
		while(i < 10)
		{
			i++;
			operation();
			try {
				Thread.sleep(10);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	
	public void operation()
	{
		synchronized(hl)
		{
			//加上前后的两句打印, 是为了观察是否被其它线程入侵
			System.out.println("begin:" + threadName + hl.getGlobalValue());
			hl.addOne();
			System.out.println("end:" + threadName + hl.getGlobalValue());
		}
	}
}

同步的变量是hl对象, 可以试一下, 注释掉synchronized(hl)  打印的加法操作和减法操作会出现交叉混乱。

当然, 全局变量可以通过Java端传入,  这样更接近现实中的例子, 不过这个例程已经有足够的代表性。

编译环境:

C: cygwin下gcc编译
Java: Eclipse, Windows

源码地址:

http://download.csdn.net/source/2393959