最近好几个朋友问我怎样通过Java获得系统硬件相关信息，比如CPU频率，占用，内存大小，磁盘大小，Mac地址等等，正常的Java SDK没法提供这些功能，只能通过JNI来实现。这里就写一下大致的步骤，希望能帮助那些想系统性掌握类似平台相关信息获取的开发方法。如果你想完整的看下去，最好需要知道以下几点：有一定的C/C++开发基础

熟悉Windows的API机制(win32)

了解Java Native Interface(JNI)

开发一个JNI应用一般分为两个 两个部分，Java接口和C/C++实现，这里为了方便，我们将使用C++，因为Windows的普遍性，这里使用Windows作为Java的安装平台。下面首先从Welcome演示这两步骤。

1 Welcome示例

welcome示例非常简单，传入一个String参数，响应一个字符串，比如参数为 "令狐冲"，响应结果为" 欢迎 令狐冲 同学"。

1.1 定义Java接口

使用Eclipse创建一个工程，接着创建一个类，如下图：

1 packagecom.lifesting.jni;2 3 publicclassSysInfo {4 publicnativeString welcome(String who);5 }

1.2 生成JNI头文件

打开命令行，使用javah程序(%JAVA_HOME%\bin\javah)生成JNI头文件，比如：

javah -classpath ./bin com.lifesting.jni.SysInfo

这将会在目录下生成一个com_lifesting_jni_SysInfo.h的头文件，里面申明了Java welcome方法声明对应的C 声明

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_lifesting_jni_SysInfo_welcome

(JNIEnv*, jobject, jstring);

1.3 创建JNI实现工程

为了体验一把c++0x，我机器上装的是Visual Studio 2010 ，这个工程并没有使用到VS 2010的特性，2005、2008、2010基本差不多。

通过菜单new一个为win32 console application project，将application type设置为dll选项，去除掉MFC和ATL，因为只需要用到Windows SDK。其它默认。 创建完毕之后添加java开发的头文件和库文件。

1.3.1 添加头文件

打开项目属性页，点击Configuration Properties -> C/C++ ->General，在Additional Include Directories中输入两条

$(JAVA_HOME)\include

$(JAVA_HOME)\include\win32

1.3.2 添加库文件

打开项目属性页，点击Configuration Properties -> Linker -> General，在Additional Library Directories中输入一条

$(JAVA_HOME)\lib

仅接着选择 Configuration Properties -> Linker -> Input，在Additional Dependencies中输入两条

jvm.lib

jawt.lib(这个是awt的native接口，可以不用)

1.3.3 编写

将 com_lifesting_jni_SysInfo.h文件拷贝到工程目录并添加到工程中，然后打开与项目名同名的cpp文件 ，然后加上 以下代码

代码

1 #include"com_lifesting_jni_SysInfo.h"2 3 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_lifesting_jni_SysInfo_welcome4 (JNIEnv*env, jobject obj, jstring who){5 jboolean no_copy=JNI_FALSE;6 wchar_t*w_who=(wchar_t*)env->GetStringChars(who,&no_copy);7 wchar_t*pre=L"欢迎";8 wchar_t*post=L"同学!";9 wchar_t*stmt=newwchar_t[wcslen(pre)+wcslen(w_who)+wcslen(post)+1];10 wsprintf(stmt,L"%s%s%s",pre,w_who,post);11 jstring welcome=env->NewString((jchar*)stmt,wcslen(stmt));12 delete[] stmt;13 returnwelcome;14 }

这段代码的意思很简单，就是通过JNI API重新创建一个String，值得注意的是这里将wchar_t*和jchar*直接对等起来，因为它们都使用了utf-16的编码，不仅Java的String，.Net的char也可以与wchar_t直接对等，.Net String同样使用了utf-16编码。

编译将会产生与项目名称相同的dll文件，这里假设创建了一个jnihello工程，生成一个jnihello.dll。

1.4 运行

在运行之前，需要对SysInfo对一个小改动，告诉Java需要引入一个JNI实现包，即我们的dll，在SysInfo加入如下代码：

1 publicclassSysInfo {2 static{3 System.loadLibrary("jnihello");4 }5 publicnativeString welcome(String who);6 }

因为Java在winows下面的dynamic library后缀为dll，在Linux下面为so，所以这个System.loadLibrary自动会根据系统加上不同后缀。

接着要创建一个测试类

1 packagecom.lifesting.jni;2 3 publicclassTestNative {4 5 publicstaticvoidmain(String[] args) {6 SysInfo sys=newSysInfo();7 System.out.println(sys.welcome("令狐冲"));8 }9 }

因为java.exe在运行的时候java.library.path属性不能指定，所以我们有两种选择，一种是将jnihello.dll拷贝到eclipse工程根目录，然后直接运行TestNative，或者在有jnihello.dll的目录运行命令行，比如我使用第二种，如下图

这样一个JNI应用的代码基本过程和框架就确定下来了，剩下的就是添加java api和c++ implementation

2 获取CPU，内存，MAC地址信息

2.1 定义三个Java接口，分别获取内存大小，MAC地址信息和CPU主频

代码

1 publicclassSysInfo {2 static{3 System.loadLibrary("jnihello");4 }5 publicnativeString welcome(String who);6 //in MB7 publicnativeintmemorySize();8 //in MHZ: 18669 publicnativeintcpuSpeed();10 publicnativeString[] macAddress();11 }

真实的接口应该不是这个样子，这儿主要是为了演示方便

重新生成jni头文件，放到jni c++工程中。

2.2 代码实现

这三个中获取内存是最简单的，先从内存开始

物理内存获取

1 JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_lifesting_jni_SysInfo_memorySize2 (JNIEnv*env, jobject obj)3 {4 MEMORYSTATUSEX ms;5 ms.dwLength=sizeof(ms);6 GlobalMemoryStatusEx(&ms);7 longmb=ms.ullTotalPhys>>20;8 return(jint)mb;9 }

要注意的是这里使用了MEMORYSTATUSEX，因为现在好多电脑都使用超过2G内存， >>20 表示 从Byte到MB，即除以1024*1024

CPU频率

1 unsigned __int64 CycleCount()2 {3 ULARGE_INTEGER t0;4 __asm5 {6 _emit0x0f7 _emit0x318 MOV t0.LowPart, EAX9 MOV t0.HighPart, EDX10 }11 return*((__int64*)&t0);12 }13 14 longGetCpuSpeed()15 {16 unsigned __int64 start, stop;17 longtotal;18 start=CycleCount();19 Sleep(1000);20 stop=CycleCount();21 stop=stop-start;22 total=(long)(stop/1000000);23 returntotal;24 }25 26 JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_lifesting_jni_SysInfo_cpuSpeed27 (JNIEnv*env, jobject obj)28 {29 returnGetCpuSpeed();30 }

这段代码使用了win32位汇编，主频的高低位来自于EAX、EDX寄存器，采集的是1秒的频率，此代码来自于http://www.codeproject.com/KB/system/Processor_Speed.ASPx

取MAC地址的稍微麻烦点

获取mac地址

#include#include#include#include#pragmacomment(lib, "IPHLPAPI.lib")JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_com_lifesting_jni_SysInfo_macAddress

(JNIEnv*env, jobject obj){

IP_ADAPTER_INFO adapter_info[4];

Dword dwBufLen=sizeof(adapter_info);

PIP_ADAPTER_INFO adapter=NULL;if(GetAdaptersInfo(

adapter_info,&dwBufLen)==NO_ERROR){

jobjectArray mac_addresses=env->NewObjectArray(4, env->FindClass("java/lang/String"),NULL);

adapter=adapter_info;intcount=0;charmac_buffer[24];while(adapter){　　      memset(mac_buffer,NULL,24);for(inti=0; iAddressLength; i++){if(i==(adapter->AddressLength-1))

{charmac_seg[3];

sprintf(mac_seg,"%.2X", (int) adapter->Address[i]);

strcat(mac_buffer,mac_seg);

}else{charmac_seg[4];

sprintf(mac_seg,"%.2X-",(int)adapter->Address[i]);

strcat(mac_buffer,mac_seg);

}

}

env->SetObjectArrayElement(mac_addresses,count++,env->NewStringUTF(mac_buffer));adapter=adapter->Next;

}returnmac_addresses;

}returnNULL;

}

#progra编译扩展与手动添加Linker Dependency效果一样的。mac_buffer使用了24个是因为定义里Address可以有8段，每段2个字符，加上7个'-'字符，还有一个NULL结束符，共计24个。此段代码参考  http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa365917%28VS.85%29.aspx

3 其它方式

这个演示程序简单演示了通过Java获取系统信息的过程，还有更多更好的方式我一定不知道，除了这种方式外，我还想了其它几种方式。

3.1 命令模式

刚才每个获取系统信息都使用了native方法，这个有两个弊端：一是每次都得使用javah然后拷贝过去再编写新实现；二是因为使用了Native方法，不好重构扩展。这里我简单将获取各种系统信息的函数每个变成一个带参数的命令，然后将这个命令传给一个公共native函数，比如executeCommand()，这样C++只需要一个编写一个实现即可。

3.1.1重构Java文件

这里我们重新创建一个Java文件和一个测试文件，分别为SysInfo2和TestNative2，TestNative2相比TestNative只是使用了SysInfo2

Java

1 packagecom.lifesting.jni;2 3 publicclassSysInfo2 {4 static{5 System.loadLibrary("jnihello");6 }7 publicString welcome(String who){8 returnexecuteCommand("welcome -p"+who);9 }10 //in MB11 publicintmemorySize(){12 String mem_size_str=executeCommand("memsize");13 returnInteger.parseInt(mem_size_str);14 }15 //in MHZ: 186616 publicintcpuSpeed(){17 String cpu_speed_str=executeCommand("cpuspeed");18 returnInteger.parseInt(cpu_speed_str);19 }20 publicString[] macAddress(){21 String cpu_speed_str=executeCommand("allmac");22 //separated by space23 returncpu_speed_str.split("[\\s]");24 }25 publicnativeString executeCommand(String command);26 }27

executeCommand只有一个返回值，为字符串，各个函数根据需要再转换回来。

3.1.2 C++ executeCommand实现

executeCommand实现分为两部分，一个是解析命令行成为命令+参数，二是根据不同命令调用不同函数，这里我复用了前面的单个函数。

首先定义一个struct，表示命令：

typedefstruct{

wstring command;

mapoptions;

}*PCMD,SYS_CMD;

这个struct使用了stl里的wstring

接着编写一个解析命令行参数的函数：

编译参数

1 PCMD parse(constjchar*raw_command){2 WCHAR*comand=(WCHAR*) raw_command;3 intlen=wcslen(comand);4 wstring cmd;5 wstring buffer;6 wstring key_snapshot;7 mapoptions;8 boolgreedy=false;9 enumPART{OCMD,OKEY,OVALUE};10 enumPART status=OCMD;11 WCHAR last_char=NULL;12 for(inti=0; i<=len; i++)13 {14 WCHAR c=*(comand+i);15 switch(c)16 {17 case0x0020://space18 case0x0000://NULL terminate19 if(!greedy){20 if(last_char!=0x0020){21 if(status==OKEY){22 options[buffer]=L"";23 key_snapshot=buffer;24 status=OVALUE;25 }elseif(status==OCMD){26 cmd=buffer;27 status=OKEY;28 }else{//OValue29 options[key_snapshot]=buffer;30 status=OKEY;31 }32 }33 buffer.clear();34 }else{35 buffer.push_back(c);36 }37 break;38 case0x0022://quote,greedy39 greedy=!greedy;40 break;41 case0x002D://option start42 if(!greedy){43 if(last_char!=0x0020){44 printf("ERROR!");45 }46 status=OKEY;47 }else{48 buffer.push_back(c);49 }50 break;51 default:52 buffer.push_back(c);53 break;54 }55 last_char=c;56 }57 PCMD pc=newSYS_CMD;58 pc->command=cmd;59 pc->options=options;60 returnpc;61 }

然后复用我们之前的实现编写executeCOmmand：

executeCommand

1 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_lifesting_jni_SysInfo2_executeCommand2 (JNIEnv*env, jobject obj, jstring cmd)3 {4 jboolean cp=JNI_TRUE;5 constjchar*raw=env->GetStringChars(cmd,&cp);6 PCMD pc=parse(raw);7 if(pc->command==L"welcome")8 {9 wstring who=pc->options[L"p"];10 jstring j_who=env->NewString((jchar*)who.c_str(),who.size());11 returnJava_com_lifesting_jni_SysInfo_welcome(env,obj,j_who);12 }elseif(pc->command==L"memsize"){13 jint ms=Java_com_lifesting_jni_SysInfo_memorySize(env,obj);14 charms_buffer[15];15 itoa(ms,ms_buffer,10);16 returnenv->NewStringUTF(ms_buffer);17 }elseif(pc->command==L"cpuspeed"){18 jint ms=Java_com_lifesting_jni_SysInfo_cpuSpeed(env,obj);19 charms_buffer[15];20 itoa(ms,ms_buffer,10);21 returnenv->NewStringUTF(ms_buffer);22 }elseif(pc->command==L"allmac"){23 //use java string to merge string array24 jobjectArray all_mac=Java_com_lifesting_jni_SysInfo_macAddress(env,obj);25 jstring ret=env->NewStringUTF("");26 jstring sp=env->NewStringUTF("");27 inttotal=0;28 jmethodID concat=env->GetMethodID(env->FindClass("java/lang/String"),"concat","(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");29 for(intj=0;jGetObjectArrayElement(all_mac,j);31 ret=(jstring)env->CallObjectMethod(ret,concat,str);32 if(jCallObjectMethod(ret,concat,sp);34 }35 }36 returnret;37 }else{38 returnenv->NewStringUTF("Does not support this command!");39 }40 delete pc;41 returnenv->NewStringUTF("Hello");42 }

在处理allmac命令的时候，为了简洁，直接使用了Java的String方法拼接字符。这儿值得注意的是jmethodID的获得，其关键是最后一个参数method signature，可以通过javap -s -p a.b.c.MyClass来获得，并且不要忘了最后的一个分号;

最终的Java代码和结果：

3.2 WMI方式获取

如果JNI只是针对Windows平台，还有一种更方便的获取方式：WMI。WMI查询各种系统信息就跟查询数据库没啥区别，比如下面的代码将查询WMI，找到我笔记本有两个内存插槽，每个2G：

1 #include"stdafx.h"2 3 #define_WIN32_DCOM4 #include5 #include6 usingnamespacestd;7 #include8 #include9 # pragma comment(lib,"wbemuuid.lib")10 11 int_tmain(intargc, _TCHAR*argv[])12 {13 CoInitializeEx(0, COINIT_MULTITHREADED);14 CoInitializeSecurity(NULL,-1,NULL,NULL,RPC_C_AUTHN_LEVEL_DEFAULT,RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE,NULL,EOAC_NONE,NULL);15 IWbemLocator*pLoc=0;16 CoCreateInstance(CLSID_WbemLocator,0, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IWbemLocator, (LPVOID*)&pLoc);17 IWbemServices*pSvc=0;18 pLoc->ConnectServer(BSTR(L"ROOT\\CIMV2"), NULL, NULL,0, NULL,0,0,&pSvc);19 CoSetProxyBlanket(pSvc,20 RPC_C_AUTHN_WINNT,21 RPC_C_AUTHZ_NONE,22 NULL,23 RPC_C_AUTHN_LEVEL_CALL,24 RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE,25 NULL,26 EOAC_NONE27 );28 IEnumWbemClassObject*pEnumerator=NULL;29 pSvc->ExecQuery(30 bstr_t("WQL"),31 bstr_t("SELECT * FROM Win32_PhysicalMemory"),32 WBEM_FLAG_FORWARD_ONLY|WBEM_FLAG_ENSURE_LOCATABLE,33 NULL,34 &pEnumerator);35 IWbemClassObject*pObj;36 ULONG ret=NULL;37 //iterate records38 while(pEnumerator){39 HRESULT hr=pEnumerator->Next(WBEM_INFINITE,1,&pObj,&ret);40 if(WBEM_S_FALSE==hr){41 break;//last row42 }43 VARIANT v;44 HRESULT hget=pObj->Get(L"BankLabel",0,&v,NULL,NULL);45 if(WBEM_S_NO_ERROR==hget){46 wcout<Get(L"Capacity",0,&v,NULL,NULL);50 if(WBEM_S_NO_ERROR==hget){51 wcout<Release();55 }56 pSvc->Release();57 pLoc->Release();58 CoUninitialize();59 return0;60 }61 62

WMI其它硬件相关的WMI Class可以在 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa394084%28v=VS.85%29.aspx 中找到，十分的丰富，十分的强大，可以写一个鲁大师完全没问题

WMI通过C++的方式因为靠着COM，稍显复杂。

3.3 非主流方式

其它还有一些方式如通过命令行，访问文件系统，系统软件查询等 ，大家有啥好的不啬告知。

4 JNI调试

如果JNI写的非常的复杂，特别是跟Java有好多互动的时候，调试是个很容易分清Bug出在那边的好办法。

在Visual Studio下，调试JNI的dll有两种方式，一种是通过项目设置命令行参数启动Java，在工程 properties->Configuration Properties->Debugging中设置执行程序(也就是Java.exe)和相关参数如cp，执行类等等；另外一种方式是 通过C启动JVM，Native的方式启动Java，自然就能够调试JNI DLL了。

下面我简单说说以C++方式启动JVM去调试JNI。

在Solution下面在建立一个win32 console application 工程，如同JNI DLL Project一样设置好include和library，在主程序写如下类似代码：

C启动JVM

#include"stdafx.h"#include#include#includeint_tmain(intargc, _TCHAR*argv[])

{

JavaVM*vm;

JNIEnv*env;

JavaVMInitArgs args;

JavaVMOption ops[1];

ops[0].optionString="-Djava.class.path=C:/Users/David/jbpm3/jniexample/bin";

args.version=JNI_VERSION_1_6;

args.options=ops;

args.nOptions=1;

args.ignoreUnrecognized=JNI_TRUE;

jint created=JNI_CreateJavaVM(&vm,(void**)&env,&args);if(created<0){

printf("can't create java vm");

}

jclass testNative2=env->FindClass("com/lifesting/jni/TestNative2");

assert(testNative2!=NULL);

jobjectArray main_args=env->NewObjectArray(1, env->FindClass("java/lang/String"),env->NewStringUTF("FromC"));

jmethodID testNative2_main=env->GetStaticMethodID(testNative2,"main","([Ljava/lang/String;)V");

assert(testNative2_main!=NULL);

env->CallStaticObjectMethod(testNative2,testNative2_main,main_args);

vm->DestroyJavaVM();return0;

}

(在这个工程启动之前，一定设置好path。将%java_home%\jre\bin和%java_home%\jre\bin\client都加到path上，方便此启动程序找到相关dll)

现在按Ctrl+F5运行和在Eclipse中出现的效果是一样的，现在如果在DLL里相关JNI方法里面设置断点，调试启动后，VS就会停住了。

如果有问题，欢迎来信交流！