介紹

給大家介紹一個(gè)最新的訪問本機(jī)代碼的Java框架—JNA。

JNA(Java Native Access)框架是一個(gè)開源的Java框架，是SUN公司主導(dǎo)開發(fā)的，建立在經(jīng)典的JNI的基礎(chǔ)之上的一個(gè)框架。

JNA項(xiàng)目地址：https://jna.dev./

非常強(qiáng)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(diào)用.dll/.so共享類庫是非常非常麻煩和痛苦的。

如果有一個(gè)現(xiàn)有的.dll/.so文件，如果使用JNI技術(shù)調(diào)用，我們首先需要另外使用C語言寫一個(gè).dll/.so共享庫，使用SUN規(guī)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)替代C語言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，調(diào)用已有的  dll/so中公布的函數(shù)。

然后再在Java中載入這個(gè)適配器dll/so，再編寫Java   native函數(shù)作為dll中函數(shù)的代理。

經(jīng)過2個(gè)繁瑣的步驟才能在Java中調(diào)用本地代碼。

因此，很少有Java程序員愿意編寫調(diào)用dll/.so庫中的原生函數(shù)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(diǎn)！

.NET平臺(tái)上強(qiáng)大的P/Invoke

而在.NET平臺(tái)上，強(qiáng)大的P/Invoke技術(shù)使我們Java程序員非常羨慕。使用P/Invoke技術(shù)，只需要使用編寫一個(gè).NET函數(shù)，再加上一個(gè)聲明的標(biāo)注，就可以直接調(diào)用dll中的函數(shù)。

不需要你再使用C語言編寫dll來適配。

不遜于P/Invoke的JNA

現(xiàn)在，不需要再羨慕.NET的P/Invoke機(jī)制了。JNA把對(duì)dll/.so共享庫的調(diào)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(gè)接口和一些代碼，作為.dll/.so的代理，就可以在Java程序中調(diào)用dll/so。

JNA快速啟動(dòng)

     現(xiàn)在讓我們直接進(jìn)入JNA的世界。

你只需要下載一個(gè)jar包，就可以使用JNA的強(qiáng)大功能方便地調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫中的C函數(shù)。

1，下載jna.jar。

在這里https://jna.dev./servlets/ProjectDocumentList?folderID=7408&expandFolder=7408&folderID=0

2，現(xiàn)在你已經(jīng)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(cè)》，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(xiàn)在讓我們運(yùn)行一個(gè)JNA程序，感受它的強(qiáng)大威力。

1，在Java項(xiàng)目中引入jna.jar包。

2，創(chuàng)建一個(gè)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(zhí)行，可以看到控制臺(tái)中打印出了

Hello, World

    但是，請(qǐng)注意，這個(gè)程序?qū)嶋H上是使用msvcrt.dll這個(gè)C運(yùn)行時(shí)庫中的printf函數(shù)打印出上面這些字符的。

    看，多簡(jiǎn)單，不需要寫一行C代碼，就可以直接在Java中調(diào)用外部動(dòng)態(tài)鏈接庫中的函數(shù)！

例子2   

    上面那個(gè)例子使用了操作系統(tǒng)自帶的動(dòng)態(tài)鏈接庫，現(xiàn)在我們?cè)僮约簩懸粋€(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫試試。

1，在VS中選擇C++語言，然后選擇創(chuàng)建一個(gè)Win32程序。 選擇dll類型。

2，發(fā)布的C函數(shù)是：

#define MYLIBAPI  extern   "C"     __declspec( dllexport ) 

MYLIBAPI void say(wchar_t* pValue);

這個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)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(gè)Unicode編碼的字符數(shù)組。然后在控制臺(tái)上打印出一段中文字符。

3，生成dll。然后把生成的dll文件復(fù)制到Eclipse項(xiàng)目中，放在項(xiàng)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(dāng)前路徑是在項(xiàng)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(zhí)行這個(gè)Java類?？梢钥吹娇刂婆_(tái)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(shù)解密

JNA工作原理

JNA是建立在JNI技術(shù)基礎(chǔ)之上的一個(gè)Java類庫，它使您可以方便地使用java直接訪問動(dòng)態(tài)鏈接庫中的函數(shù)。

原來使用JNI，你必須手工用C寫一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫，在C語言中映射Java的數(shù)據(jù)類型。

JNA中，它提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)的C語言編寫的轉(zhuǎn)發(fā)器，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)Java和C的數(shù)據(jù)類型映射。你不再需要編寫C動(dòng)態(tài)鏈接庫。

當(dāng)然，這也意味著，使用JNA技術(shù)比使用JNI技術(shù)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫會(huì)有些微的性能損失?？赡芩俣葧?huì)降低幾倍。但影響不大。

JNA技術(shù)難點(diǎn)

1，當(dāng)前路徑是在項(xiàng)目下，而不是bin輸出目錄下。

2，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

Java—C和操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型的對(duì)應(yīng)表

JNA編程過程

JNA把一個(gè)dll/.so文件看做是一個(gè)Java接口。

Dll是C函數(shù)的集合、容器，這正和接口的概念吻合。

    我們定義這樣一個(gè)接口，

public interface TestDll1 extends Library {

                   /**

                    * 當(dāng)前路徑是在項(xiàng)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(shù)，那么就繼承StdCallLibrary。否則就繼承默認(rèn)的Library接口。

接口內(nèi)部需要一個(gè)公共靜態(tài)常量：instance。

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

通過這個(gè)常量，就可以獲得這個(gè)接口的實(shí)例，從而使用接口的方法。也就是調(diào)用外部dll的函數(shù)！

注意：

1，Native.loadLibrary()函數(shù)有2個(gè)參數(shù)：

    1，dll或者.so文件的名字，但不帶后綴名。這符合JNI的規(guī)范，因?yàn)閹Я撕缶Y名就不可以跨操作系統(tǒng)平臺(tái)了。

搜索dll的路徑是：

1）項(xiàng)目的根路徑

2）操作系統(tǒng)的全局路徑、

3）path指定的路徑。

2，第二個(gè)參數(shù)是本接口的Class類型。

JNA通過這個(gè)Class類型，根據(jù)指定的dll/.so文件，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建接口的實(shí)例。

2，接口中你只需要定義你需要的函數(shù)或者公共變量，不需要的可以不定義。

public void say(WString value);

參數(shù)和返回值的類型，應(yīng)該和dll中的C函數(shù)的類型一致。

這是JNA，甚至所有跨平臺(tái)調(diào)用的難點(diǎn)。

這里，C語言的函數(shù)參數(shù)是：wchar_t*。

JNA中對(duì)應(yīng)的Java類型是WStirng。

所有跨平臺(tái)、跨語言調(diào)用的難點(diǎn)

有過跨語言、跨平臺(tái)開發(fā)的程序員都知道，跨平臺(tái)、語言調(diào)用的難點(diǎn)，就是不同語言之間數(shù)據(jù)類型不一致造成的問題。絕大部分跨平臺(tái)調(diào)用的失敗，都是這個(gè)問題造成的。

關(guān)于這一點(diǎn)，不論何種語言，何種技術(shù)方案，都無法解決這個(gè)問題。

這需要程序員的仔細(xì)開發(fā)和設(shè)計(jì)。這是程序員的責(zé)任。

常見的跨平臺(tái)調(diào)用有：

1，Java調(diào)用C語言編寫的dll、.so動(dòng)態(tài)鏈接庫中的函數(shù)。

2，.NET通過P/Invoke調(diào)用C語言編寫的dll、.so動(dòng)態(tài)鏈接庫中的函數(shù)。

3，通過WEBService，在C,C++,Java,.NET等種種語言間調(diào)用。

    WebService傳遞的是xml格式的數(shù)據(jù)。

即使是強(qiáng)大的P/Invoke或者WebService，在遇到復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型和大數(shù)據(jù)量的傳遞時(shí)，還是會(huì)碰到很大的困難。

因?yàn)椋环N語言的復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，很難用另一種語言來表示。這就是跨平臺(tái)調(diào)用問題的本質(zhì)。

如，WEBService調(diào)用中，很多語言，如Java，.NET都有自動(dòng)實(shí)現(xiàn)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(xiàn)實(shí)的編程環(huán)境中，如果類型非常復(fù)雜，那么這些自動(dòng)轉(zhuǎn)換工具常常力不從心。

要么Object-XML映射錯(cuò)誤。

要么映射掉大量的內(nèi)存。

因此，我個(gè)人對(duì)這些Object-XML映射框架相當(dāng)不感冒。

我現(xiàn)在使用WEBService，都是直接手工使用xml處理工具提取xml中的數(shù)據(jù)構(gòu)建對(duì)象?；蛘叻催^來，手工根據(jù)Object中的屬性值構(gòu)建xml數(shù)據(jù)。

Java和C語言之間的調(diào)用問題，也是如此。

Java要調(diào)用C語言的函數(shù)，那么就必須嚴(yán)格按照C語言要求的內(nèi)存數(shù)量提供Java格式的數(shù)據(jù)。要用Java的數(shù)據(jù)類型完美模擬C語言的數(shù)據(jù)類型。

JNA已經(jīng)提供了大量的類型匹配C語言的數(shù)據(jù)類型。

跨平臺(tái)、跨語言調(diào)用的第一原則：就是盡量使用基本、簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)類型，盡量少跨語言、平臺(tái)傳遞數(shù)據(jù)！

只有你才能拯救你自己。

如果在你的程序中，有復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型和龐大的跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳遞。那么你必須另外寫一些Fa?ade接口，把需要傳遞的數(shù)據(jù)類型簡(jiǎn)化，把需要傳遞的數(shù)據(jù)量簡(jiǎn)化。

否則，不論是實(shí)現(xiàn)的難度還是程序的性能都很難提高。

JNI還是不能廢

我們已經(jīng)見識(shí)了JNA的強(qiáng)大。JNI和它相比是多么的簡(jiǎn)陋??！

但是，有些需求還是必須求助于JNI。

JNA是建立在JNI技術(shù)基礎(chǔ)之上的一個(gè)框架。

使用JNI技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)Java訪問C函數(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)C語言調(diào)用Java代碼。

而JNA只能實(shí)現(xiàn)Java訪問C函數(shù)，作為一個(gè)Java框架，自然不能實(shí)現(xiàn)C語言調(diào)用Java代碼。此時(shí)，你還是需要使用JNI技術(shù)。

JNI是JNA的基礎(chǔ)。是Java和C互操作的技術(shù)基礎(chǔ)。