JNA—JNI终结者（二）

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
Buffer Pointer	pointer	platform-dependent (32- or 64-bit pointer to memory)
[] (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。
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	(*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。