📋 JNI란?

자바 네이티브 인터페이스는 자바 가상머신(JVM)위에서 실행되고 있는 자바코드가 네이티브 응용 프로그램(하드웨어와 운영 체제 플랫폼에 종속된 프로그램들) 그리고 C, C++ 그리고 어셈블리 같은

다른 언어들로 작성된 라이브러리들을 호출하거나 반대로 호출되는 것을 가능하게 하는 프로그래밍 프레임워크

📌 사용이유

• 일부 하드웨어를 처리해야 하는 필요성
• 매우 까다로운 프로세스의 성능 향상
• Java로 다시 작성하는 대신 재사용하려는 기존 라이브러리

❗ 이를 달성하기 위해 JDK는 JVM에서 실행되는 바이트코드와 기본코드 사이에 브리지를 도입

📋 작동원리

1. 네이티브 메소드

Java는 메소드 구현이 네이티브 코드에서 제공될 것임을 나타내는 데 사용되는 네이티브 키워드를 제공
일반적으로 네이티브 실행 프로그램을 만들 때 정적 또는 공유 라이브러리를 사용할 수 있다.

• 정적 라이브러리 - 모든 라이브러리 바이너리는 연결 프로세스 동안 실행 파일의 일부로 포함. 따라서 libs는 더 이상 필요하지 않지만 실행 파일의 크기가 증가

• 공유 라이브러리 - 최종 실행 파일에는 코드 자체가 아닌 라이브러리에 대한 참조만 있다. 실행 파일을 실행하는 환경이 프로그램에서 사용하는 libs의 모든 파일에 액세스할 수 있어야 한다.

공유 라이브러리는 바이트 코드와 고유하게 컴파일된 코드를 동일한 바이너리 파일에 혼합할 수 없기 때문에 JNI에 대해 의미가 있다.

따라서 공유 라이브러리는 클래스의 일부가 아닌
.so .dll .dylib 파일 내에 네이티브 코드를 별도로 보관

2. 필요 구성요소

❗ 자바 코드
❗ 네이티브 코드
❗ JNI 헤더 파일
❗ C/C++ 컴파일러

java Code

• 네이티브 키워드 - 네이티브로 표시된 모든 메소드는 네이티브 공유 라이브러리에서 구현되어야 한다.

• System.loadLibrary(String libname) - 공유 라이브러리를 파일 시스템에서 메모리로 로드하고 내보낸 함수를 Java 코드에서 사용할 수 있도록 하는 정적 메소드

C/C++ Code

• JNIEXPORT - 함수를 공유 라이브러리에 내보내기 기능으로 표시하여 함수 테이블에 포함되므로 JNI가 찿을 수 있다.

• JNICALL - JNIEXPORT와 결합 하여 JNI 프레임워크에서 메소드를 사용할 수 있도록 한다.

• JNIEnv - 네이티브 코드를 사용하여 Java 요소에 액세스할 수 있는 메소드가 포함된 구조

• JavaVM - 실행 중인 JVM을 조작할 수 있는 구조(또는 새 JVM 시작)에 Thread를 run/interrupt... 등등

💻 "Hello World" (with JNI)

📟 Step.1 JNI 선언이 포함된 Java Class

C로 작성된 코드에서 수행될 메소드를 정의하는 단계
예를 들어 "Hello World"라는 메시지를 출력하는 네이티브 함수가 필요하다면, 다음과 같이 코딩한다.

public native void getHello();
static{
	System.loadLibrary("JNI_Hello");
}

첫 Line은 메소드를 선언할 때 'native' 키워드를 사용한다.
이렇게 선언하면 getHello()가 호출될 때 자바가 아닌 네이티브로 구현된 메소드를 찾게 된다.

그 다음 Line은 네이티브로 작성된 라이브러리를 지정하는 구문이다.
여기서는 JNI_Hello.dll 이라는 라이브러리를 로딩하고 있다.

public class Hello{
	public native void getHello();
    
    static{
    	System.loadlibrary("JNI_Hello");
    }
    
    public Hello(){
    	getHello();
    }
    
    public static void main(String[] args){
    	new Hello();
    }
}

📟 Step.2 javah를 이용해서 C 헤더파일 생성

생성된 Hello.class를 javah.exe 프로그램을 이용해서 Hello.class 파일로부터 C 헤더파일을 생성

# 윈도우 cmd를 이용하여 command 입력

# 1. 생성한 프로젝트의 bin 폴더로 이동
cd ~~~/Project_Name/bin

# 2. javah command 입력
javah packagename.filename

진행이 완료 되면 다음과 같은 헤더파일이 생성된다.

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

#ifndef _Included_simple_Hello
#define _Included_simple_Hello
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/*
 * Class:     simple_Hello
 * Method:    getHello
 * Signature: ()V
 */

JNIEXPORT void JNICALL Java_simple_Hello_getHello
  (JNIEnv *, jobject);


#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

이 헤더파일을 C로 코딩할 때 그래도 사용하고
중간에 선언된

JNIEXPORT void JNICALL Java_simple_Hello_getHello(JNIEnv *, jobject);

메소드를 구현 할 것이다.

(이름을 보면 Java로 시작하고 패키지-클래스-메소드 이름 순으로 자동생성 되었다.)

📟 Step.3 헤더파일에 선언된 C 메소드 생성

본격적으로 C 소스코드를 생성하기 이전에
생성된 프로젝트의 속성을 변경해야 한다.

프로젝트 기본값 - 구성형식을 동적 라이브러리로 바꾸고
일반 - 대상 확장명도 동적 라이브러리로 변경해야 한다.

더불어 외부 라이브러리 설정을 통해 연결할 jdk를 설정해야 한다.

자동생성된 헤더파일에 선언되어 있는 함수를 C 언어로 다음과 같이 코딩한다.

JNIEXPORT void JNICALL Java_simple_Hello_getHello(JNIEnv *env, jobject obj){
        printf("Hello JNI\n");
        return;

}

📟 Step.4 Test

Java 프로젝트로 돌아와 Hello 클래스를 실행해본다.
Console 창에 "Hello JNI"가 보이면 성공이다.

실행 절차를 도식화하면 다음과 같다

현재 포스팅은 JNI에 대한 매우 간단한 예제이다.
다음 포스팅은 다양한 데이터 타입에 대한 JNI 활용에 대해 작성예정

exit()