如何用C++自行加载Java虚拟机为什么要自己写C++程序加载Java虚拟机
通常情况下，我们完成了Java类的开发后，都是通过脚本调用Java的java.exe或者javaw.exe来启动Java虚拟机的，但在某些情况下，我们需要用C++程序来自行加载Java虚拟机运行我们的java程序，例如：
1、 在windows上面运行时，你不想让那个恼人的DOS窗口出现，DOS窗口除了难看以外，对于服务器程序，有时这个DOS窗口是危险的，比如某个管理员不小心用鼠标点了一下DOS窗口的那个叉，或者为了拷贝什么东西按了一下Ctrl-C，都会把整个Java程序给终止掉。
2、 你想把DOS窗口里面显示的内容记录到文件里面，以便你以后分析。这是个很有用的功能。通常很多异常堆栈，和系统发生的异常消息都是在DOS窗口中输出的，有时输出内容太多时，DOS窗口以前显示的内容就看不见了，DOS窗口关掉后，你也没法再看到以前显示的内容了。
3、 在windows下面，你想把java程序做成一个后台服务，就像tomcat那样，这样就可以让windows操作系统帮你管理java程序的启动和停止了。
4、 你在开发象IE这样的程序，在必要的时候才启动虚拟机运行一段Java程序
本文就教你如何做到这一点。
C++加载虚拟机的两种方法比较
加载虚拟机可以采用以下两种方法：
1、 用创建子进程的方法调用java.exe来启动，在windows下面可以用CreateProcess方法，在Linux下面可以用execvp方法，调用的方式和用脚本调用差不多，这种方法比较简单我就不详细介绍了，详细的方式可以参考开源项目 Java Service Wrapper。用创建子进程的方式用以下优点：
1) 开发简单，兼容性好，对于java虚拟机的不同版本调用方式都是一样的
2) 创建出来的java进程和C++程序的进程分离，不会相互影响，你不会因为C程序出现什么内存错误崩溃导致java进程也一起完蛋(当然分离进程也带来了其他问题，详见我后面的分析)。
但是我不太喜欢这种方法，因为有以下缺点：
1） 生成分离的java进程后，在系统里会看到另外一个java.exe的进程，当启动了很多这样的进程时，你会看到很多名称为java的进程，你无法区分哪个是哪个。
2） 生成了分离的Java 进程后，你就不好对它进行控制，比如说要关闭它，如果直接kill掉java进程，可能java进程里面一些关闭时需要做的清理工作还来不及做。如果想让java程序执行清理工作再退出，你就需要建立和java程序之间的通讯机制，以向java程序发出退出的消息，这通常还需要在java程序里面加载专门的类，以及需要java程序的开发人员进行相关的接口开发工作。
2、 加载java虚拟机的另外一种方法是加载jvm的动态库，并通过动态库的接口来在本进程内启动java虚拟机。我更加喜欢这种方法，因为这种方法可以带来很多好处：
1) 你可以更好地对java虚拟机进行有效地控制，java程序不需要加载专门的类库，你只需要调用不同的java类方法就可以控制java程序的启动、停止等操作
2) 不会产生额外的java进程，在系统进程中进程名称是你C++主程序的名字，你可以在系统进程列表中很清楚地区分每个进程
当然这种方法也有缺点，但我认为不是大问题：
1) 由于java虚拟机在进程内部加载，如果主程序写得不好而崩溃会导致java程序也一起终止
2) 动态库接口得开发要稍微难一点，需要你了解jvm动态库的接口，不过待会儿你就会看到，这也不是很困难的事情
3) jdk不同版本的接口稍微有一点区别，以后可能也会发生变化，你可能得对不同的jdk版本修改一下C程序，但相对来说jvm的兼容性应该是可以信任的
加载jvm动态库的方法介绍下面就详细介绍一下用C++程序加载动态库的方法，我将分别针对windows平台和linux/unix平台分别进行介绍：
windows平台的加载方法windows平台下jdk的java虚拟机动态库为jvm.dll，位于：
%JAVA_HOME%/jre/bin/client/jvm.dll
%JAVA_HOME%/jre/bin/server/jvm.dll
Jvm动态库有client和server两个版本，分别针对桌面应用和服务器应用做了相应的优化，client版本加载速度较快，server版本加载速度较慢但运行起来较快。
虚拟机加载可按照以下步骤进行：
1） 装载jvm动态库
2） 查找JNI_CreateJavaVM接口
3） 设置JVM启动参数，调用JNI_CreateJavaVM接口启动虚拟机
4） 查找启动类，设置命令行参数，设置窗口输出重导向文件
5） 调用启动类的启动方法启动java程序
6） 要停止Java程序运行时，调用java类的停止方法即可
下面的示例代码就说明了一个简单的加载过程
typedef jint (JNICALL *JNICREATEPROC)(JavaVM **, void **, void *);
bool setStream(JNIEnv *env, const char* pszFileName, const char* pszMethod);
//启动java虚拟机方法
bool startJvm()
{
//jvm动态库的路径
const char szJvmPath[] = "c:\\jdk1.5.0_01\\jre\\bin\\server\\jvm.dll";
//java 虚拟机的启动参数，每个参数写一项，不能合在一起写
int nOptionCount = 2;
JavaVMOption options[2];
options[1].optionString = "-Xmx256M";
//设置classpath
options[0].optionString = "-Djava.class.path=./Test.jar;./Test1.jar";
JavaVMInitArgs vm_args;
vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
vm_args.options = options;
vm_args.nOptions = nOptionCount;
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
//启动类,注意分割符是/，例如启动类test.JTest应该写成 test/JTest
const char szStartClass[] = "test/JTest";
//启动方法，通常是main函数，你也可以设定成其他函数
const char szStartMethod[] = "main";
//重导向文件
const char szStdoutFileName = "stdout.txt";
const char szStderrFileName = "stderr.txt";
//java程序的命令行参数
int nParamCount = 2;
const char *szParams[2] = {"arg1","arg2"};
//加载JVM。
HINSTANCE jvmDll = LoadLibrary(szJvmPath);
if (jvmDll == NULL)
{
printf("加载JVM动态库错误。%l", ::GetLastError());
return false;
}
//查找JNI_CreateJavaVM过程。
JNICREATEPROC jvmCreateProc = (JNICREATEPROC)GetProcAddress(jvmDll, "JNI_CreateJavaVM");
if (jvmCreateProc == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf("查找JNI_CreateJavaVM过程错误。%l", ::GetLastError());
return false;
}
//创建JVM。
JNIEnv *env;
jint r = (jvmCreateProc)(&jvm, (void **)&env, &vm_args);
if (r < 0 || jvm == NULL || env == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf( "创建JVM发生错误。");
return false;
}
//重导向stdout, stderr到输出文件
if (!setStream(env, szStdoutFileName, "setOut"))
{
printf("设置stdout输出文件失败");
return false;
}
if (!setStream(env, szStderrFileName, "setErr"))
{
printf("设置stderr输出文件失败");
return false;
}
//加载启动类。
jclass serviceClass = env->FindClass(szStartClass);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || serviceClass == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
FreeLibrary(jvmDll);
printf("加载启动类失败。");
return false;
}
//启动方法
jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(serviceClass, szStartMethod , "([Ljava/lang/String;)V");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || mid == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
FreeLibrary(jvmDll);
printf("查找启动方法失败。");
return false;
}
//查找String类。
jclass stringClass = env->FindClass("java/lang/String");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || stringClass == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
FreeLibrary(jvmDll);
printf("查找String类失败。");
return false;
}
jstring jstr;
for (int i=0; i<nParamCount; i++)
{
jstr = env->NewStringUTF(szParams[i]);
if (jstr == 0) {
printf("分配String失败\n");
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
}
return false;
}
env->SetObjectArrayElement(args, i, jstr);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE)
{
printf("设置参数失败\n");
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
}
return false;
}
}
//调用启动类的启动方法启动Java程序
env->CallStaticVoidMethod(serviceClass, mid, parameterArray);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
FreeLibrary(jvmDll);
return false;
}
return true;
}
//设置输出流的方法
bool setStream(JNIEnv *env, const char* pszFileName, const char* pszMethod)
{
int pBufferSize = 1024;
char* pBuffer = new char[pBufferSize];
//创建字符串对象。
jstring pathString = env->NewStringUTF(pszFileName);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || pathString == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("创建字符串失败。");
return false;
}
//查找FileOutputStream类。
jclass fileOutputStreamClass = env->FindClass("java/io/FileOutputStream");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || fileOutputStreamClass == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("查找FileOutputStream类失败。");
return false;
}
//查找FileOutputStream类构造方法。
jmethodID fileOutputStreamConstructor = env->GetMethodID(fileOutputStreamClass, "<init>", "(Ljava/lang/String;)V");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || fileOutputStreamConstructor == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("查找FileOutputStream类构造方法失败。");
return false;
}
//创建FileOutputStream类的对象。
jobject fileOutputStream = env->NewObject(fileOutputStreamClass, fileOutputStreamConstructor, pathString);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || fileOutputStream == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("创建FileOutputStream类的对象失败。");
return false;
}
//查找PrintStream类。
jclass printStreamClass = env->FindClass("java/io/PrintStream");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || printStreamClass == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("查找PrintStream类失败。");
return false;
}
//查找PrintStream类构造方法。
jmethodID printStreamConstructor = env->GetMethodID(printStreamClass, "<init>", "(Ljava/io/OutputStream;)V");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || printStreamConstructor == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("查找PrintStream类构造方法失败。");
return false;
}
//创建PrintStream类的对象。
jobject printStream = env->NewObject(printStreamClass, printStreamConstructor, fileOutputStream);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || printStream == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("创建PrintStream类的对象失败。");
return false;
}
//查找System类。
jclass systemClass = env->FindClass("java/lang/System");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || systemClass == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf( "查找System类失败。");
return false;
}
//查找System类设置方法。
jmethodID setStreamMethod = env->GetStaticMethodID(systemClass, pszMethod, "(Ljava/io/PrintStream;)V");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || setStreamMethod == NULL)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("查找System类设置方法失败。");
return false;
}
//设置System类的流。
env->CallStaticVoidMethod(systemClass, setStreamMethod, printStream);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE)
{
env->ExceptionDescribe();
env->ExceptionClear();
printf("设置System类的流失败。");
return false;
}
}
Linux平台的加载方法Linux平台下的虚拟机的加载方法跟windows平台基本一致，不同的地方仅在于加载动态库的方法不同，在linux平台的JDK中，jvm动态库所在的路径为$JAVA_HOME/jre/lib/i386/client/libjvm.so
$JAVA_HOME/jre/lib/i386/server/libjvm.so
在Linux下装载动态库的示例代码如下：
#include <jni.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
typedef void* (*JNICREATEPROC)(JavaVM **, JNIEnv **, void *);
bool startJVM() {
JNIEnv *env;
JavaVM *jvm;
jclass cls;
jmethodID mid;
jobjectArray args;
//jvm动态库的路径
const char szJvmPath[] = "/usr/jdk1.5.0_01/jre/lib/i386/server/libjvm.so";
//启动类
const char szStartClass[] = "test/JTest";
//启动方法
const char szStartMethod[] = "main";
//Java启动参数
int nOptionCount = 2;
JavaVMOption options[2];
options[1].optionString = "-Xmx256M";
options[0].optionString = "-Djava.class.path=./Test.jar;./Test1.jar";
JavaVMInitArgs vm_args;
vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
vm_args.options = options;
vm_args.nOptions = nOptionCount;
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
//命令行参数
int nParamCount = 2;
const char *szParams[2] = {"arg1","arg2"};
//装载动态库
void* lib_handle = 0;
lib_handle = dlopen(szJvmPath, RTLD_NOW);
if (!lib_handle)
{
fprintf(stderr, "dlopen failed\n");
return false;
}
JNICREATEPROC lib_func = 0;
//查找JNI_CreateJavaVM过程
lib_func = (JNICREATEPROC)dlsym(lib_handle, "JNI_CreateJavaVM");
lib_func(&jvm,&env,&vm_args);
//后面与windows平台处理流程完全一样
cls = env->FindClass(szStartClass);
if (cls == 0) {
fprintf(stderr, "Can't find class:%s\n",szStartClass);
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
}
return false;
}
mid = env->GetStaticMethodID(cls, szStartMethod,"([Ljava/lang/String;)V");
if (mid == 0) {
fprintf(stderr, "Can't find Method:%s\n",szStartMethod);
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
}
return false;
}
jclass stringClass = env->FindClass("java/lang/String");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || stringClass == NULL)
{
fprintf(stderr, "find String class error");
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
}
return false;
}
args = env->NewObjectArray(nParamCount, stringClass, NULL);
if (args == 0) {
fprintf(stderr, "Out of memory\n");
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
}
return false;
}
jstring jstr;
for (int i=0; i<nParamCount; i++)
{
jstr = env->NewStringUTF(szParams[i]);
if (jstr == 0) {
fprintf(stderr, "Out of memory\n");
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
}
jvm->DestroyJavaVM();
return false;
}
env->SetObjectArrayElement(args, i, jstr);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE)
{
fprintf(stderr, "set param error\n");
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
}
jvm->DestroyJavaVM();
return -1;
}
}
env->CallStaticVoidMethod(cls, mid, args);
if (env->ExceptionOccurred()) {
env->ExceptionDescribe();
return false;
}
return true;
}
参考资料1、 用创建子进程方式启动Java虚拟机的具体方法，可参考开源项目 Java Service Wrapper，http://wrapper.tanukisoftware.org
2、 关于jvm动态库JNI方法的具体说明，参加SUN网站关于JNI的说明http://java.sun.com/j2se/1.4.2/docs/guide/jni/
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