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JNA—JNI终结者

發(fā)布時間：2023/12/18 编程问答 56 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 JNA—JNI终结者小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

前些天發(fā)現(xiàn)了一個巨牛的人工智能學習網(wǎng)站，通俗易懂，風趣幽默，忍不住分享一下給大家。點擊跳轉(zhuǎn)到教程。

1.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(fā)的，建立在經(jīng)典的JNI的基礎之上的一個框架。

JNA項目地址：https://github.com/java-native-access/jna

?非常強大、易用，功能上類似與.NET的P/Invoke。

2.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。

如果有一個現(xiàn)有的.dll/.so文件，如果使用JNI技術調(diào)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(guī)定的數(shù)據(jù)結構替代C語言的數(shù)據(jù)結構，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！

3.? .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(shù)，再加上一個聲明的標注，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機制了。JNA把對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。

4. JNA快速啟動?

?????現(xiàn)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(diào)用動態(tài)鏈接庫中的C函數(shù)。

1，下載jna.jar。

在這里https://jna.dev.java.net/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》，是CHM格式的。你可以到這里下載?http://download.csdn.net/source/900438

5. JNA例子

?例子1? ?

現(xiàn)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(chuàng)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(zhí)行，可以看到控制臺中打印出了

Hello, World?

????但是，請注意，這個程序?qū)嶋H上是使用msvcrt.dll這個C運行時庫中的printf函數(shù)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(diào)用外部動態(tài)鏈接庫中的函數(shù)！

例子2? ??

????上面那個例子使用了操作系統(tǒng)自帶的動態(tài)鏈接庫，現(xiàn)在我們再自己寫一個動態(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);

?這個函數(shù)的實現(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Unicode編碼的字符數(shù)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; 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}public static void main(String[] args) { TestDll1.INSTANCE.say(new WString("Hello World!"));System.out.println("HHEEH我我們無法萬惡");} }

5，執(zhí)行這個Java類。可以看到控制臺下如下輸出：

上帝說：Hello World!?

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。?

6. 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(tài)鏈接庫中的函數(shù)。

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

JNA中，它提供了一個動態(tài)的C語言編寫的轉(zhuǎn)發(fā)器，可以自動實現(xiàn)Java和C的數(shù)據(jù)類型映射。你不再需要編寫C動態(tài)鏈接庫。

當然，這也意味著，使用JNA技術比使用JNI技術調(diào)用動態(tài)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?

1，當前路徑是在項目下，而不是bin輸出目錄下。

2，數(shù)據(jù)結構的對應關系：

Java—C和操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型的對應表

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
Buffer 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)
除了上面的類型，JNA還支持常見的數(shù)據(jù)類型的映射。
String	char*	NUL-terminated array (native encoding or?jna.encoding)
WString	wchar_t*	NUL-terminated array (unicode)
String[]	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(shù)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(shù)，那么就繼承StdCallLibrary。否則就繼承默認的Library接口。?

接口內(nèi)部需要一個公共靜態(tài)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(diào)用外部dll的函數(shù)！?

注意：

Native.loadLibrary()函數(shù)有2個參數(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，因為帶了后綴名就不可以跨操作系統(tǒng)平臺了。

搜索dll的路徑是：

1）項目的根路徑

2）操作系統(tǒng)的全局路徑、

3）path指定的路徑。

? ? ?2.?第二個參數(shù)是本接口的Class類型。JNA通過這個Class類型，根據(jù)指定的dll/.so文件，動態(tài)創(chuàng)建接口的實例。?

? ? ?3.?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，應該和dll中的C函數(shù)的類型一致。

這是JNA，甚至所有跨平臺調(diào)用的難點。?

這里，C語言的函數(shù)參數(shù)是：wchar_t*。

JNA中對應的Java類型是WStirng。?

7. 所有跨平臺、跨語言調(diào)用的難點

有過跨語言、跨平臺開發(fā)的程序員都知道，跨平臺、語言調(diào)用的難點，就是不同語言之間數(shù)據(jù)類型不一致造成的問題。絕大部分跨平臺調(diào)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(fā)和設計。這是程序員的責任。

常見的跨平臺調(diào)用有：

1，Java調(diào)用C語言編寫的dll、.so動態(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)。?

即使是強大的P/Invoke或者WebService，在遇到復雜的數(shù)據(jù)類型和大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)類型，很難用另一種語言來表示。這就是跨平臺調(diào)用問題的本質(zhì)。

如，WEBService調(diào)用中，很多語言，如Java，.NET都有自動實現(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)實的編程環(huán)境中，如果類型非常復雜，那么這些自動轉(zhuǎn)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(nèi)存。

因此，我個人對這些Object-XML映射框架相當不感冒。

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)構建對象。或者反過來，手工根據(jù)Object中的屬性值構建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、跨語言調(diào)用的第一原則：就是盡量使用基本、簡單的數(shù)據(jù)類型，盡量少跨語言、平臺傳遞數(shù)據(jù)！

如果在你的程序中，有復雜的數(shù)據(jù)類型和龐大的跨平臺數(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)類型簡化，把需要傳遞的數(shù)據(jù)量簡化。

否則，不論是實現(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(xiàn)Java訪問C函數(shù)，也可以實現(xiàn)C語言調(diào)用Java代碼。

而JNA只能實現(xiàn)Java訪問C函數(shù)，作為一個Java框架，自然不能實現(xiàn)C語言調(diào)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。

轉(zhuǎn)自：https://blog.csdn.net/shendl/article/details/3589676

總結

以上是生活随笔為你收集整理的JNA—JNI终结者的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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