通过JNI在Rust中集成Java遇报错，求排查与解决方案

背景 #

我需要把一个Java编写的库集成到Rust crate里，所以写了HelloWorld示例，用Rust的JNI bindings库实现从Rust调用Java函数，参考了官方文档和相关问题，但一直跑不起来。

项目结构 #

|main/java/org/hello/
|-HelloWorld.java
|-HelloWorld.class
|src/
|-lib.rs
|-main.rs
|target/
|Cargo.toml
|org_hello_HelloWorld.h

编译步骤 #

编译Java类命令（从hello文件夹执行）：

javac HelloWorld.java

生成C头文件命令（从项目根目录执行）：

javac main/java/org/hello/HelloWorld.java -h .

代码实现 #

HelloWorld.java #

package org.hello;

public class HelloWorld {
    private static native String hello(String input);

    static {
        System.loadLibrary("java-ffi");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello world from java");
    }
}

lib.rs（JNI绑定） #

use jni::JNIEnv;
use jni::objects::{JClass, JString};

#[no_mangle]
#[allow(non_snake_case)]
pub extern "system" fn Java_org_hello_HelloWorld_hello(env: JNIEnv, class: JClass, _s: JString) {
    let result = env.call_method(class, "main", "()V", &[]).unwrap();
    println!("{:#?}", result);
}

main.rs（调用逻辑） #

mod lib;

use jni::objects::JString;
use jni::{InitArgsBuilder, JNIVersion, JavaVM}; 

fn main() {
    let jvm_args = InitArgsBuilder::new()
        .version(JNIVersion::V8)
        .option("-Xcheck:jni")
        .build()
        .unwrap();

    let jvm = JavaVM::new(jvm_args).unwrap();
    let _guard = jvm.attach_current_thread().unwrap();

    let env = jvm.get_env().unwrap();

    let class = env
        .find_class("org/hello/HelloWorld")
        .expect("Error on class");

    let s = env.new_string("").unwrap();

    lib::Java_org_hello_HelloWorld_hello(env, class, s);
}

Cargo.toml #

[package]
name = "java-ffi"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[lib]
crate_type = ["cdylib"]

[dependencies]

[dependencies.jni]
version = "0.19"
features = [
    "invocation",
    "default"
]

初始错误 #

执行cargo run报错：

thread 'main' panicked at 'Error on class: JavaException', src/main.rs:20:10
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace
Exception in thread "Thread-0" java.lang.NoClassDefFoundError: org/hello/HelloWorld
Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: org/hello/HelloWorld
        at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:387)
        at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:418)
        at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:352)
        at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:351)

尝试用java命令运行（从项目根目录）：

java -Djava.library.path=target/debug main.java.org.hello.HelloWorld

报错：

Error: Could not find or load main class main.java.org.hello.HelloWorld

更新后的情况 #

修改Java类包名为main.java.org.hello后，执行cargo run报错：

thread 'main' panicked at 'Error on class: JavaException', src/main.rs:20:10
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace
Exception in thread "Thread-0" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no java-ffi in java.library.path
        at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1860)
        at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:871)
        at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1124)
        at main.java.org.hello.HelloWorld.<clinit>(HelloWorld.java:7)

用java命令运行：

java -Djava.library.path=target/debug/ main.java.org.hello.HelloWorld

报错：

Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no java-ffi in java.library.path
        at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1860)
        at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:871)
        at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1124)
        at main.java.org.hello.HelloWorld.<clinit>(HelloWorld.java:7)

问题分析与解决 #

1. 类路径错误（初始问题） #

JVM找不到org/hello/HelloWorld是因为类路径未正确设置：

• Java类的包名应该和目录结构对应，原代码package org.hello;是正确的（对应main/java/org/hello/）
• 启动JVM时需要指定类路径（classpath），让JVM能找到编译后的.class文件

修改main.rs中的JVM参数，添加类路径：

let jvm_args = InitArgsBuilder::new()
    .version(JNIVersion::V8)
    .option("-Xcheck:jni")
    // 添加类路径指向main/java目录
    .option("-cp")
    .option("./main/java")
    .build()
    .unwrap();

2. 动态库加载错误（更新后问题） #

UnsatisfiedLinkError是因为：

• 动态库的命名规则随系统不同而变化：
  • Linux: libjava-ffi.so
  • macOS: libjava-ffi.dylib
  • Windows: java-ffi.dll
• System.loadLibrary("java-ffi")会自动添加前缀后缀，但需要确保库文件在java.library.path指定的路径下

解决步骤：

1. 编译Rust库：cargo build，生成的库在target/debug/目录下
2. 设置环境变量指定库路径（以Linux为例）：

   export LD_LIBRARY_PATH=./target/debug:$LD_LIBRARY_PATH
   

3. 或者直接使用绝对路径加载库（测试用）：
   修改Java类中的静态块：

   static {
       System.load("/path/to/your/project/target/debug/libjava-ffi.so");
   }
   

3. 正确的Java运行命令 #

当直接用java命令运行时，类路径应该指向main/java/目录（对应包名org.hello），命令应为：

# 从项目根目录执行
java -cp main/java/ -Djava.library.path=target/debug org.hello.HelloWorld

4. 额外注意点 #

• 确保JNI函数签名完全匹配：Java_org_hello_HelloWorld_hello对应包名org.hello、类名HelloWorld、方法名hello，修改包名后需要同步更新Rust中的函数名
• 调用Java的main方法时，需要传递String[]参数，原代码直接传空数组会导致参数不匹配，修复后的调用代码：

  // 创建空的String数组
  let string_class = env.find_class("java/lang/String").unwrap();
  let args_array = env.new_object_array(0, string_class, JObject::null()).unwrap();
  
  let result = env.call_static_method(
      class, 
      "main", 
      "([Ljava/lang/String;)V", 
      &[JValue::Object(args_array)]
  ).unwrap();
  

最终可运行的代码调整 #

HelloWorld.java（恢复正确包名） #

package org.hello;

public class HelloWorld {
    private static native String hello(String input);

    static {
        System.loadLibrary("java-ffi");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello world from java");
    }
}

main.rs（添加类路径+修复main方法调用） #

mod lib;

use jni::objects::{JObject, JString};
use jni::{InitArgsBuilder, JNIVersion, JavaVM, JValue}; 

fn main() {
    let jvm_args = InitArgsBuilder::new()
        .version(JNIVersion::V8)
        .option("-Xcheck:jni")
        // 添加类路径指向main/java目录
        .option("-cp")
        .option("./main/java")
        .build()
        .unwrap();

    let jvm = JavaVM::new(jvm_args).unwrap();
    let _guard = jvm.attach_current_thread().unwrap();

    let env = jvm.get_env().unwrap();

    let class = env
        .find_class("org/hello/HelloWorld")
        .expect("Error on class");

    // 调用main方法需要传递String[]参数
    let string_class = env.find_class("java/lang/String").unwrap();
    let args_array = env.new_object_array(0, string_class, JObject::null()).unwrap();
    
    let result = env.call_static_method(
        class, 
        "main", 
        "([Ljava/lang/String;)V", 
        &[JValue::Object(args_array)]
    ).unwrap();

    println!("{:#?}", result);
}

编译与运行步骤 #

1. 编译Java类：

   cd main/java/org/hello
   javac HelloWorld.java
   

2. 编译Rust库：

   cargo build
   

3. 设置环境变量（Linux为例）：

   export LD_LIBRARY_PATH=./target/debug:$LD_LIBRARY_PATH
   

4. 运行Rust程序：

   cargo run
   

内容的提问来源于stack exchange，提问作者al3x