Artigo Java Magazine 36 - Acessando Código Nativo com JNI

Acessando Código Nativo com JNI

Primeiros passos com a Java Native Interface

Aprenda passo a passo a utilizar a tecnologia JNI e comunique seus aplicativos Java com aplicações C/C++

André Dantas Rocha

A tecnologia JNI (Java Native Interface) permite integrar o Java com aplicações criadas em outras linguagens de programação, tornando possível a invocação de métodos ou funções em ambas as direções. Neste artigo explicaremos os principais conceitos da JNI e como criar uma aplicação totalmente funcional. Abordaremos também a biblioteca JENIE, uma solução para desenvolver aplicações JNI sem necessidade de escrever código C/C++.

Introdução

No desenvolvimento de aplicações complexas, é comum nos deparamos com situações em que o Java oferece limitações. A implementação de algumas soluções exige uma abordagem híbrida, pois o software em questão não pode ser desenvolvido utilizando somente recursos do Java. Alguns exemplos típicos incluem:

·         Implementação de código em baixo nível, para acesso direto ao hardware;

·         Acesso a código legado a partir de aplicações Java;

·         Acesso a código Java a partir de aplicações legadas;

·         Acesso a funcionalidades dependentes da plataforma, e que não são suportadas pelas bibliotecas padrão do Java.

Como veremos ao longo desse artigo, através da JNI é possível tratar todas essas situações. A JNI permite que o código que executa dentro da JVM trabalhe em conjunto com aplicações e bibliotecas desenvolvidas em outras linguagens, como C/C++, Delphi e Assembly.

Utilizando JNI é possível escrever partes da aplicação em código nativo[1] e acessá-las diretamente do Java, como se os métodos em questão tivessem sido escritos em Java “puro”. Também é possível executar o processo inverso: acessar funções Java diretamente do código nativo.

O uso de JNI evita duas soluções típicas: reimplementação de aplicações (o que nem sempre é viável) e chamadas ao método Rutime.exec() (que só podem feitas se a aplicação a ser chamada for um executável). Diversas classes do Java SE utilizam métodos nativos, a exemplo das classes dos pacotes java.io e java.net, que executam chamadas ao sistema operacional.

A JNI é uma solução robusta e consolidada, e parte integrante do Java SE. Porém, no desenvolvimento de aplicações híbridas (Java + código nativo), é importante considerar os riscos envolvidos. O primeiro ponto que merece destaque é que aplicações JNI não são totalmente portáveis, pois, ainda que o código nativo da aplicação seja recompilado sempre que a plataforma de implantação mudar, o uso de APIs proprietárias pode inviabilizar a migração.

O segundo ponto ao qual devemos estar atentos ao utilizar uma solução híbrida é que, como o código nativo executa fora da JVM, não existem garantias de segurança para a parte nativa (que deve ser tratada separadamente). Assim, mais um cuidado deve ser considerado, pois um método nativo com comportamento indesejável pode corromper toda a aplicação.

Uma boa prática quando se desenvolve soluções JNI é isolar os métodos nativos em poucas classes, diminuindo o impacto sobre o resto da aplicação.

Conceitos básicos de JNI

Usando JNI, aplicações Java fazem chamadas a código nativo contido em bibliotecas (.dll no Windows e .so no Linux), enquanto as aplicações nativas carregam a JVM e chamam métodos disponíveis nas classes Java. Neste artigo abordaremos apenas as chamadas a métodos nativos, feitas a partir de classes Java, visto que nosso foco é nessa linguagem. Usaremos exemplos em C/C++ pois, depois do Java, talvez essas sejam as linguagens que mais possuem linhas de código escritas e a necessidade de integrá-las com Java é natural.

Como veremos adiante, a JNI exige que as funções de bibliotecas que serão chamadas a partir do Java sigam uma regra especial de nomenclatura. Assim, não será possível chamar diretamente funções de uma biblioteca existente, que não foi projetada de acordo com o padrão exigido pela JNI. Neste caso será necessário criar uma biblioteca “wrapper”, que forneça as nomenclaturas corretas e chame as funções correspondentes da biblioteca legada.

Para disparar código C/C++ a partir do Java são necessários seis passos:

1.        Codificar a classe Java que contém o método nativo. Essa classe, além de declarar o método nativo, é responsável por carregar a biblioteca (DLL) que contém a implementação nativa.

2.        Compilar o código Java.

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