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JNA使用

系統 2036 0

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/

?

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 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。

?

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 。

?

JNA 快速啟動

?

???? 現在讓我們直接進入 JNA 的世界。

?

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

?

?

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

?

JNA 例子

?

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

?

??? 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。

?

??? 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!

?

例子 2???

?

??? 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。

?

?

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。

?

2 ,發布的 C 函數是:

?

#define MYLIBAPI? extern ?? "C" ???? __declspec ( dllexport )?

?

MYLIBAPI void say( wchar_t * pValue);

?

?

這個函數的實現是:

?

void ? say( wchar_t * pValue){

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

?

???? std::wcout<<L "上帝說:" <<pValue<<std::endl;

}

?

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。

?

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

?

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。

?

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。

?

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。

?

JNA 技術難點

?

? JNA 編程過程

?

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。

?

?? ? 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。

?

接口內部需要一個公共靜態常量: instance 。

?

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

?

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!

?

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。

?

2 ,第二個參數是本接口的 Class 類型。

?

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。

?

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);

?

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。

?

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。

?

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。

?

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。

?

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。

?

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。

?

?

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

JNA使用


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