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java调用dll
阅读量:5863 次
发布时间:2019-06-19

本文共 7054 字,大约阅读时间需要 23 分钟。

介绍

给大家介绍一个最新的访问本机代码的 Java 框架 —JNA 。

JNA(Java Native Access) 框架是一个开源的 Java 框架,是 SUN 公司主导开发的,建立在经典的 JNI 的基础之上的一个框架。

JNA 项目地址: 

 

非常强大、易用,功能上类似与 .NET 的 P/Invoke 。

不堪回首的 JNI

我们知道,使用 JNI 调用 .dll/.so 共享类库是非常非常麻烦和痛苦的。

如果有一个现有的 .dll/.so 文件,如果使用 JNI 技术调用,我们首先需要另外使用 C 语言写一个 .dll/.so 共享库,使用 SUN 规定的数据结构替代 C 语言的数据结构,调用已有的   dll/so 中公布的函数。

然后再在 Java 中载入这个适配器 dll/so ,再编写 Java   native 函数作为 dll 中函数的代理。

经过 2 个繁琐的步骤才能在 Java 中调用本地代码。

因此,很少有 Java 程序员愿意编写调用 dll/.so 库中的原生函数的 java 程序。这也使 Java 语言在客户端上乏善可陈。可以说 JNI 是 Java 的一大弱点!

.NET平台上强大的 P/Invoke

而在 .NET 平台上,强大的 P/Invoke 技术使我们 Java 程序员非常羡慕。使用 P/Invoke 技术,只需要使用编写一个 .NET 函数,再加上一个声明的标注,就可以直接调用 dll 中的函数。

不需要你再使用 C 语言编写 dll 来适配。

不逊于 P/Invoke的 JNA

现在,不需要再羡慕 .NET 的 P/Invoke 机制了。 JNA 把对 dll/.so 共享库的调用减少到了和 P/Invoke 相同的程度。

 

使用 JNA ,不需要再编写适配用的 .dll/.so ,只需要在 Java 中编写一个接口和一些代码,作为 .dll/.so 的代理,就可以在 Java 程序中调用 dll/so 。

 

JNA快速启动

 

     现在让我们直接进入 JNA 的世界。

 

你只需要下载一个 jar 包,就可以使用 JNA 的强大功能方便地调用动态链接库中的 C 函数。

1 ,下载 jna.jar 。

在这里 

 

 

2 ,现在你已经可以使用 JNA 了。

为了方便你参考 JNA 的 java 类库,我制作了《 JNA3.09API 参考手册》,是 CHM 格式的。你可以到这里下载 

 

JNA例子

 

例子 1   

现在让我们运行一个 JNA 程序,感受它的强大威力。

1 ,在 Java 项目中引入 jna.jar 包。

2 ,创建一个类:

import com.sun.jna.Library; import com.sun.jna.Native; import com.sun.jna.Platform;   /** Simple example of native library declaration and usage. */ public class HelloWorld {       public interface CLibrary extends Library {         CLibrary INSTANCE = (CLibrary)             Native.loadLibrary((Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c"),                                CLibrary.class);             void printf(String format, Object... args);     }       public static void main(String[] args) {         CLibrary.INSTANCE.printf("Hello, World\n");         for (int i=0;i < args.length;i++) {             CLibrary.INSTANCE.printf("Argument %d: %s\n", i, args[i]);         }     } }

3 ,执行,可以看到控制台中打印出了

Hello, World

 

    但是,请注意,这个程序实际上是使用 msvcrt.dll 这个 C 运行时库中的 printf 函数打印出上面这些字符的。

 

    看,多简单,不需要写一行 C 代码,就可以直接在 Java 中调用外部动态链接库中的函数!

 

例子 2   

 

    上面那个例子使用了操作系统自带的动态链接库,现在我们再自己写一个动态链接库试试。

 

 

1 ,在 VS 中选择 C++ 语言,然后选择创建一个 Win32 程序。 选择 dll 类型。

 

2 ,发布的 C 函数是:

 

#define MYLIBAPI  extern    "C"      __declspec ( dllexport ) 

 

MYLIBAPI void say( wchar_t * pValue);

 

 

这个函数的实现是:

 

void   say( wchar_t * pValue){

     std::wcout.imbue(std::locale( "chs" ));

 

     std::wcout<<L "上帝说:" <<pValue<<std::endl;

}

 

它需要传入一个 Unicode 编码的字符数组。然后在控制台上打印出一段中文字符。

 

3 ,生成 dll 。然后把生成的 dll 文件复制到 Eclipse 项目中,放在项目下面。

4 ,在 Eclipse 中编写以下代码:

import com.sun.jna.Library; import com.sun.jna.Native; import com.sun.jna.WString;   /**   * @author 沈东良 Edward Shen shendl_s@hotmail.com   * 2008-11-23 下午 05:07:14   *TestDll1.dll   */ public class TestDll1Service {            public interface TestDll1 extends Library {                    /**                      * 当前路径是在项目下,而不是 bin 输出目录下。                      */                    TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class);                    public void say(WString value);                             }          /**            *            */          public TestDll1Service() {                    // TODO Auto-generated constructor stub          }            /**            * @param args            */          public static void main(String[] args) {                    // TODO Auto-generated method stub                                       TestDll1.INSTANCE.say(new WString("Hello World!"));                    System.out.println("HHEEH 我我们无法万恶 ");          }   }

5 ,执行这个 Java 类。可以看到控制台下如下输出:

上帝说: Hello World!

HHEEH 我我们无法万恶

 

6 ,上面一行是 C 语言使用 C++ 的 std::wcout 输出的。

下面一行是 Java 语言输出的。

 

JNA技术解密

JNA工作原理 JNA是建立在 JNI技术基础之上的一个 Java类库,它使您可以方便地使用 java直接访问动态链接库中的函数。

 

原来使用 JNI ,你必须手工用 C 写一个动态链接库,在 C 语言中映射 Java 的数据类型。

JNA 中,它提供了一个动态的 C 语言编写的转发器,可以自动实现 Java 和 C 的数据类型映射。你不再需要编写 C 动态链接库。

当然,这也意味着,使用 JNA 技术比使用 JNI 技术调用动态链接库会有些微的性能损失。可能速度会降低几倍。但影响不大。

 

JNA技术难点

 

 

1 ,当前路径是在项目下,而不是 bin 输出目录下。

2 ,数据结构的对应关系:

Java—C和操作系统数据类型的对应表

Java Type

C Type

Native Representation

boolean

int

32-bit integer (customizable)

byte

char

8-bit integer

char

wchar_t

platform-dependent

short

short

16-bit integer

int

int

32-bit integer

long

long long, __int64

64-bit integer

float

float

32-bit floating point

double

double

64-bit floating point

  Pointer

pointer

platform-dependent (32- or 64-bit pointer to memory)

<T>[] (array of primitive type)

pointer

  array

32- or 64-bit pointer to memory (argument/return)

  contiguous memory (struct member)

除了上面的类型, JNA 还支持常见的数据类型的映射。  

char*

NUL-terminated array (native encoding or jna.encoding )

WString  

wchar_t*

NUL-terminated array (unicode)

char**

NULL-terminated array of C strings

WString[]  

wchar_t**

NULL-terminated array of wide C strings

Structure  

struct*

  struct

pointer to struct (argument or return) ( or explicitly )

  struct by value (member of struct) ( or explicitly )

Union  

union

same as Structure  

Structure[]  

struct[]

array of structs, contiguous in memory

Callback  

<T> (*fp)()

function pointer (Java or native)

NativeMapped  

varies

depends on definition

NativeLong  

long

platform-dependent (32- or 64-bit integer)

PointerType  

pointer

same as Pointer  

 

 

JNA编程过程

 

JNA 把一个 dll/.so 文件看做是一个 Java 接口。

Dll 是 C 函数的集合、容器,这正和接口的概念吻合。

 

     我们定义这样一个接口,

public interface TestDll1 extends Library {                    /**                      * 当前路径是在项目下,而不是 bin 输出目录下。                      */                    TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class);                    public void say(WString value);                             }

如果 dll 是以 stdcall 方式输出函数,那么就继承 StdCallLibrary 。否则就继承默认的 Library 接口。

 

接口内部需要一个公共静态常量: instance 。

 

TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class);

 

通过这个常量,就可以获得这个接口的实例,从而使用接口的方法。也就是调用外部 dll 的函数!

 

注意:

1 , Native.loadLibrary() 函数有 2 个参数:

    1 , dll 或者 .so 文件的名字,但不带后缀名。这符合 JNI 的规范,因为带了后缀名就不可以跨操作系统平台了。

搜索 dll 的路径是:

1 )项目的根路径

2 )操作系统的全局路径、

3 ) path 指定的路径。

 

2 ,第二个参数是本接口的 Class 类型。

 

JNA 通过这个 Class 类型,根据指定的 dll/.so 文件,动态创建接口的实例。

 

2 ,接口中你只需要定义你需要的函数或者公共变量,不需要的可以不定义。

public void say(WString value);

 

参数和返回值的类型,应该和 dll 中的 C 函数的类型一致。

这是 JNA ,甚至所有跨平台调用的难点。

 

这里, C 语言的函数参数是: wchar_t * 。

JNA 中对应的Java 类型是WStirng 。

所有跨平台、跨语言调用的难点

有过跨语言、跨平台开发的程序员都知道,跨平台、语言调用的难点,就是不同语言之间数据类型不一致造成的问题。绝大部分跨平台调用的失败,都是这个问题造成的。

关于这一点,不论何种语言,何种技术方案,都无法解决这个问题。

这需要程序员的仔细开发和设计。这是程序员的责任。

 

常见的跨平台调用有:

1 , Java 调用 C 语言编写的 dll 、 .so 动态链接库中的函数。

2 , .NET 通过 P/Invoke 调用 C 语言编写的 dll 、 .so 动态链接库中的函数。

3 ,通过 WEBService ,在 C,C++,Java,.NET 等种种语言间调用。

    WebService 传递的是 xml 格式的数据。

 

即使是强大的 P/Invoke 或者 WebService ,在遇到复杂的数据类型和大数据量的传递时,还是会碰到很大的困难。

 

因为,一种语言的复杂的数据类型,很难用另一种语言来表示。这就是跨平台调用问题的本质。

如, WEBService 调用中,很多语言,如 Java , .NET 都有自动实现的 Java/.NET 类型和 XML 类型之间的映射的类库或者工具。

但是,在现实的编程环境中,如果类型非常复杂,那么这些自动转换工具常常力不从心。

要么 Object-XML 映射错误。

要么映射掉大量的内存。

 

因此,我个人对这些 Object-XML 映射框架相当不感冒。

我现在使用 WEBService ,都是直接手工使用 xml 处理工具提取 xml 中的数据构建对象。或者反过来,手工根据 Object 中的属性值构建 xml 数据。

 

 

Java 和 C 语言之间的调用问题,也是如此。

Java 要调用 C 语言的函数,那么就必须严格按照 C 语言要求的内存数量提供 Java 格式的数据。要用 Java 的数据类型完美模拟 C 语言的数据类型。

JNA 已经提供了大量的类型匹配 C 语言的数据类型。  

JNI还是不能废

我们已经见识了 JNA 的强大。 JNI 和它相比是多么的简陋啊!

但是,有些需求还是必须求助于 JNI 。

JNA 是建立在 JNI 技术基础之上的一个框架。

使用 JNI 技术,不仅可以实现 Java 访问 C 函数,也可以实现 C 语言调用 Java 代码。

而 JNA 只能实现 Java 访问 C 函数,作为一个 Java 框架,自然不能实现 C 语言调用 Java 代码。此时,你还是需要使用 JNI 技术。

JNI 是 JNA 的基础。是 Java 和 C 互操作的技术基础

转载地址:http://jxunx.baihongyu.com/

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