基于JNI实现调用C++ SDK

背景

上篇文章总结了几种Java项目调用C/C++ SDK项目方法，在逐一实践、踩坑后，最终还是敲定采用 JNI 方式进行实现。在文章开始的过程，会先大概讲讲笔者遇到的情况，因为封装方式需要根据实际项目而定，可能不太适合于任何人。

分析

如图，这里列举了一个C++项目的头部文件，我们可以看到第一个方法，它返回的是一个GopHandle对象，而这个对象里有什么属性呢？笔者也不得而知，它的具体定义在一个被打包好的动态库里面，而且这里模板函数方式的格式，也让笔者无从下手。

这里总结了笔者遇到过的一些问题及解决方式：

• C++模板函数请求的映射：目前通过各种渠道资源的搜索（chatgpt、google等社区）及外部求助，暂时还未找出好的解决方式。

• 关于std::string &data_root 类型映射 ：这个在用JNA实践过程中，在C++实际操作字符串时（如简单的读取值）会出现 invalid memory access 问题。猜测 &data_root 这种方式的传递，JNA传入的时string的地址，而C++ 对于这个地址的访问属于跨内存访问，去掉 & ，C++可正常访问

• 对象指针的映射：虽然JNA提供了Pointer 指针类，但在实践过程中，这个 Pointer 对 基础类型（int、short、byte）的指针生效。对于对象类类型的指针，需要我们在Java层面，设计一个包含一摸一样的属性的 class 类去对应 C++ 的 结构体或者class 类。

以上图为例子，我们需要设计一个Java版本的 GopHandle类去对应 C++ 的 GopHandle，但GopHandle 封装的一个结构体或类，其中信息不得而知。

解决

这里GitHub找了很Java调用C++ SDK项目作参考，最终还是敲定 JNI 去实现，对于上面遇到的一些问题，也想出了解决思路：

• 如果C++ 方法返回的指针，可以将其放到中间层，统一转为整形表示。（指针通常被表示为一个64位整数，可以用来存储内存地址。通过将指针转换为整数类型，可以在需要时保存或传递指针的值，而不需要直接操作指针。这点来自GPT，理性看待）
• 传参时，对于指针传参，统一放到中间层，用C去实现，Java还是采用对应的数据类型传输。
• 关于模板函数的传参，同样统一放到中间层，用C去实现调用。

思路理清了，接下来就是撸代码了，以下是一些可能写得不太好C代码（现学现卖），但是能用。（手动狗头）

实践

• Java项目里，根据头部文件定义本地方法：SentScore.java
  
• 生成头部文件

javac -h . SentScore.java

• 用C 实现头部文件接口，在这里才去真正调用C++接口
• 注意！！！ 在这里对于内存的操作，不属于JVM的管理范畴，需要调用ReleaseStringUTFChars 手动释放内存，才不会有内存泄漏的风险。
• 如下，是几个方法的例子：

 
#include "SentScore.h"
#include "SentScore.h"
 
 
#include "SentScoreSDK.h"
#include 
 
 
#undef __request
#define __request EnglishSentPronsRequest
 
JNIEXPORT jlong JNICALL Java_SentScore_HandleCreate(JNIEnv *env, jclass obj, jstring data, jint num_threads){
    GopJniHandle *jni = new GopJniHandle(num_threads);
    if (jni){
        jboolean is_copy;
        // 实现Java里String ->  char *
        const char *data_root = env->GetStringUTFChars(data, &is_copy);
        // 调用SDK
        jni->handle = GopHandleCreate<__request>(data_root, num_threads);
        if (is_copy){
            // 释放内存
            env->ReleaseStringUTFChars(data, data_root);
        }
    }
    // 指针转整形
    return reinterpret_cast<jlong>(jni);
}
 
JNIEXPORT jint JNICALL Java_SentScore_HandleRelease(JNIEnv *env, jclass obj, jlong jni_gop_handle){
   // 整形转指针
    auto *jni = reinterpret_cast<GopJniHandle*>(jni_gop_handle);
    jint ans = 0;
    if (jni){
        if (jni->handle){
           ans = GopHandleRelease<__request>(jni->handle);
           jni->handle = 0;
        }
        delete jni;
    }
    return ans;
}
 
 
 
JNIEXPORT jint JNICALL Java_SentScore_ThreadHandleStarts(JNIEnv *env, jclass obj, jlong jni_gop_thread_handle, jstring jni_ref, jstring jni_utt, jfloat gop_adjust){
    auto *thread = reinterpret_cast<GopJniThreadHandle*>(jni_gop_thread_handle);
    __request request;
    request.result.gop_adjust = gop_adjust;
    if (thread && thread->thread){
    // 把传入的字符串jni_ref 复制到到text_buff
        CopyString(env, thread->text_buff, jni_ref);
        request.ref_text = thread->text_buff.data();
        CopyString(env, thread->text_buff, jni_utt);
        request.audio_id = thread->text_buff.data();
        return GopThreadHandleStarts<__request>(thread->thread, request);
    }
    else{
        jboolean a1, b1;
        const char *a = env->GetStringUTFChars(jni_ref, &a1);
        const char *b = env->GetStringUTFChars(jni_utt, &b1);
        request.audio_id = b;
        request.ref_text = a;
 
        if (a1) env->ReleaseStringUTFChars(jni_ref, a);
        if (b1) env->ReleaseStringUTFChars(jni_utt, b);
        return GopThreadHandleStarts<__request>(NULL, request);
    }
}

• 最后一步，将上面的C代码跟着SDK 一起打包成动态库（.so），然后.so文件放到库路径下，在项目里引用调用。这里采用的框架是SpringBoot，直接在启动类里加加载库路径。
• 关于库路径，可以打印如下代码进行获取，或者在程序里指定库路径：

System.getProperty("java.library.path")

• 如果是Linux上，一般默认会库路径会有 /usr/bin，那么我们也可以通过创建软链接方式，把库文件放入库路径里。