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)
<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	<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。