介紹
給大家介紹一個最新的訪問本機代碼的 Java 框架 —JNA 。
JNA(Java Native Access) 框架是一個開源的 Java 框架,是 SUN 公司主導開發的,建立在經典的 JNI 的基礎之上的一個框架。
JNA 項目地址: https://jna.dev.java.net/
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非常強大、易用,功能上類似與 .NET 的 P/Invoke 。
不堪回首的 JNI
我們知道,使用 JNI 調用 .dll/.so 共享類庫是非常非常麻煩和痛苦的。
如果有一個現有的 .dll/.so 文件,如果使用 JNI 技術調用,我們首先需要另外使用 C 語言寫一個 .dll/.so 共享庫,使用 SUN 規定的數據結構替代 C 語言的數據結構,調用已有的 ? dll/so 中公布的函數。
然后再在 Java 中載入這個適配器 dll/so ,再編寫 Java?? native 函數作為 dll 中函數的代理。
經過 2 個繁瑣的步驟才能在 Java 中調用本地代碼。
因此,很少有 Java 程序員愿意編寫調用 dll/.so 庫中的原生函數的 java 程序。這也使 Java 語言在客戶端上乏善可陳。可以說 JNI 是 Java 的一大弱點!
.NET 平臺上強大的 P/Invoke
而在 .NET 平臺上,強大的 P/Invoke 技術使我們 Java 程序員非常羨慕。使用 P/Invoke 技術,只需要使用編寫一個 .NET 函數,再加上一個聲明的標注,就可以直接調用 dll 中的函數。
不需要你再使用 C 語言編寫 dll 來適配。
不遜于 P/Invoke 的 JNA
現在,不需要再羨慕 .NET 的 P/Invoke 機制了。 JNA 把對 dll/.so 共享庫的調用減少到了和 P/Invoke 相同的程度。
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使用 JNA ,不需要再編寫適配用的 .dll/.so ,只需要在 Java 中編寫一個接口和一些代碼,作為 .dll/.so 的代理,就可以在 Java 程序中調用 dll/so 。
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JNA 快速啟動
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???? 現在讓我們直接進入 JNA 的世界。
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你只需要下載一個 jar 包,就可以使用 JNA 的強大功能方便地調用動態鏈接庫中的 C 函數。
1 ,下載 jna.jar 。
在這里 https://jna.dev.java.net/servlets/ProjectDocumentList?folderID=7408&expandFolder=7408&folderID=0
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2 ,現在你已經可以使用 JNA 了。
為了方便你參考 JNA 的 java 類庫,我制作了《 JNA3.09API 參考手冊》,是 CHM 格式的。你可以到這里下載 http://download.csdn.net/source/900438
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JNA 例子
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例子 1???
現在讓我們運行一個 JNA 程序,感受它的強大威力。
1 ,在 Java 項目中引入 jna.jar 包。
2 ,創建一個類:
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 ,執行,可以看到控制臺中打印出了
Hello, World
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??? 但是,請注意,這個程序實際上是使用 msvcrt.dll 這個 C 運行時庫中的 printf 函數打印出上面這些字符的。
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??? 看,多簡單,不需要寫一行 C 代碼,就可以直接在 Java 中調用外部動態鏈接庫中的函數!
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例子 2???
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??? 上面那個例子使用了操作系統自帶的動態鏈接庫,現在我們再自己寫一個動態鏈接庫試試。
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1 ,在 VS 中選擇 C++ 語言,然后選擇創建一個 Win32 程序。 選擇 dll 類型。
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2 ,發布的 C 函數是:
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#define MYLIBAPI? extern ?? "C" ???? __declspec ( dllexport )?
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MYLIBAPI void say( wchar_t * pValue);
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這個函數的實現是:
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void ? say( wchar_t * pValue){
???? std::wcout.imbue(std::locale( "chs" ));
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???? std::wcout<<L "上帝說:" <<pValue<<std::endl;
}
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它需要傳入一個 Unicode 編碼的字符數組。然后在控制臺上打印出一段中文字符。
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3 ,生成 dll 。然后把生成的 dll 文件復制到 Eclipse 項目中,放在項目下面。
4 ,在 Eclipse 中編寫以下代碼:
import com.sun.jna.Library; import com.sun.jna.Native; import com.sun.jna.WString; /** * @author 沈東良 Edward Shen shendl_s@hotmail.com * 2008-11-23 下午 05:07:14 *TestDll1.dll */ public class TestDll1Service { public interface TestDll1 extends Library { /** * 當前路徑是在項目下,而不是 bin 輸出目錄下。 */ 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 我我們無法萬惡 " ); } }
5 ,執行這個 Java 類。可以看到控制臺下如下輸出:
上帝說: Hello World!
HHEEH 我我們無法萬惡
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6 ,上面一行是 C 語言使用 C++ 的 std::wcout 輸出的。
下面一行是 Java 語言輸出的。
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JNA 技術解密
JNA 工作原理 JNA 是建立在 JNI 技術基礎之上的一個 Java 類庫,它使您可以方便地使用 java 直接訪問動態鏈接庫中的函數。
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原來使用 JNI ,你必須手工用 C 寫一個動態鏈接庫,在 C 語言中映射 Java 的數據類型。
JNA 中,它提供了一個動態的 C 語言編寫的轉發器,可以自動實現 Java 和 C 的數據類型映射。你不再需要編寫 C 動態鏈接庫。
當然,這也意味著,使用 JNA 技術比使用 JNI 技術調用動態鏈接庫會有些微的性能損失。可能速度會降低幾倍。但影響不大。
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JNA 技術難點
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? JNA 編程過程
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JNA 把一個 dll/.so 文件看做是一個 Java 接口。
Dll 是 C 函數的集合、容器,這正和接口的概念吻合。
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?? ? 我們定義這樣一個接口,
public interface TestDll1 extends Library { /** * 當前路徑是在項目下,而不是 bin 輸出目錄下。 */ TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1. class ); public void say(WString value); }
如果 dll 是以 stdcall 方式輸出函數,那么就繼承 StdCallLibrary 。否則就繼承默認的 Library 接口。
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接口內部需要一個公共靜態常量: instance 。
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TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class);
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通過這個常量,就可以獲得這個接口的實例,從而使用接口的方法。也就是調用外部 dll 的函數!
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注意:
1 , Native.loadLibrary() 函數有 2 個參數:
??? 1 , dll 或者 .so 文件的名字,但不帶后綴名。這符合 JNI 的規范,因為帶了后綴名就不可以跨操作系統平臺了。
搜索 dll 的路徑是:
1 )項目的根路徑
2 )操作系統的全局路徑、
3 ) path 指定的路徑。
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2 ,第二個參數是本接口的 Class 類型。
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JNA 通過這個 Class 類型,根據指定的 dll/.so 文件,動態創建接口的實例。
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2 ,接口中你只需要定義你需要的函數或者公共變量,不需要的可以不定義。
public void say(WString value);
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參數和返回值的類型,應該和 dll 中的 C 函數的類型一致。
這是 JNA ,甚至所有跨平臺調用的難點。
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這里, C 語言的函數參數是: wchar_t * 。
JNA 中對應的Java 類型是WStirng 。
所有跨平臺、跨語言調用的難點
有過跨語言、跨平臺開發的程序員都知道,跨平臺、語言調用的難點,就是不同語言之間數據類型不一致造成的問題。絕大部分跨平臺調用的失敗,都是這個問題造成的。
關于這一點,不論何種語言,何種技術方案,都無法解決這個問題。
這需要程序員的仔細開發和設計。這是程序員的責任。
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常見的跨平臺調用有:
1 , Java 調用 C 語言編寫的 dll 、 .so 動態鏈接庫中的函數。
2 , .NET 通過 P/Invoke 調用 C 語言編寫的 dll 、 .so 動態鏈接庫中的函數。
3 ,通過 WEBService ,在 C,C++,Java,.NET 等種種語言間調用。
??? WebService 傳遞的是 xml 格式的數據。
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即使是強大的 P/Invoke 或者 WebService ,在遇到復雜的數據類型和大數據量的傳遞時,還是會碰到很大的困難。
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因為,一種語言的復雜的數據類型,很難用另一種語言來表示。這就是跨平臺調用問題的本質。
如, WEBService 調用中,很多語言,如 Java , .NET 都有自動實現的 Java/.NET 類型和 XML 類型之間的映射的類庫或者工具。
但是,在現實的編程環境中,如果類型非常復雜,那么這些自動轉換工具常常力不從心。
要么 Object-XML 映射錯誤。
要么映射掉大量的內存。
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因此,我個人對這些 Object-XML 映射框架相當不感冒。
我現在使用 WEBService ,都是直接手工使用 xml 處理工具提取 xml 中的數據構建對象。或者反過來,手工根據 Object 中的屬性值構建 xml 數據。
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Java 和 C 語言之間的調用問題,也是如此。
Java 要調用 C 語言的函數,那么就必須嚴格按照 C 語言要求的內存數量提供 Java 格式的數據。要用 Java 的數據類型完美模擬 C 語言的數據類型。
JNA 已經提供了大量的類型匹配 C 語言的數據類型。 ?
JNI 還是不能廢
我們已經見識了 JNA 的強大。 JNI 和它相比是多么的簡陋啊!
但是,有些需求還是必須求助于 JNI 。
JNA 是建立在 JNI 技術基礎之上的一個框架。
使用 JNI 技術,不僅可以實現 Java 訪問 C 函數,也可以實現 C 語言調用 Java 代碼。
而 JNA 只能實現 Java 訪問 C 函數,作為一個 Java 框架,自然不能實現 C 語言調用 Java 代碼。此時,你還是需要使用 JNI 技術。
JNI 是 JNA 的基礎。是 Java 和 C 互操作的技術基礎
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