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  • JNI调用C++dll动态库如何转换struct结构体为java实体类

    JNI调用C++dll动态库如何转换struct结构体为java实体类

    需求:使用java对接第三方c++程序,调用c++方法

    一、JNI和JNA简介

    JNI(Java Native Interface)是一种技术,通过这种技术可以做到以下两点:

    • Java程序中的函数可以调用Native语言写的函数,Native一般指的是C/C++编写的函数。
    • Native程序中的函数可以调用Java层的函数,也就是在C/C++程序中可以调用Java的函数。

    我们都知道承载Java世界的虚拟机是用Native语言写的,而虚拟机又运行在具体平台上,所以虚拟机本身无法做到平台无关。然而,有了JNI技术,可以对Java层屏蔽具体的虚拟机实现上的差异了。这样,就能实现Java本身的平台无关特性。其实Java一直在使用JNI技术,只是我们平时较少用到罢了。

    JNI的使用并不简单,如果已有一个编译好的.dll/.so文件,如果使用JNI技术调用,我们首先需要使用C语言另外写一个.dll/.so共享库,使用SUN规定的数据结构替代C语言的数据结构,调用已有的 dll/so中公布的函 数。然后再在Java中载入这个库dll/so,然后编写Java native函数作为链接库中函数的代理。经过这些繁琐的步骤才能在Java中调用本地代码。

    JNA(Java Native Access)是建立在JNI技术基础之上的一个Java类库,它使我们可以方便地使用java直接访问动态链接库中的函数。我们不需要重写我们的动态链接库文件,而是有直接调用的API,大大简化了我们的工作量。但是JNA一般只适用于较为简单的C/C++库,如果接口、数据结构复杂的话就不推荐。而且JNA也只提供了C/C++对Java的接口转化。

    二、Java和C类型对照表

    下表是JNA官网 (https://jna.java.net/javadoc/overview-summary.html) 给出的基本类型的C语言和Java类型对照表:

    C Type Representation Java Type
    char 8-bit integer byte
    wchar_t platform-dependent char
    short 16-bit integer short
    int 32-bit integer int
    int boolean flag boolean
    enum enumeration type int(usually)
    long long, __int64 64-bit integer long
    float 32-bit floating point float
    double 64-bit floating point double
    pointer (e.g. void*) platform-dependent (32- or 64-bit pointer to memory) BufferPointer
    pointer (e.g. void*) array 32- or 64-bit pointer to memory (argument/return)contiguous memory (struct member) [] (array of primitive type)
    long platform-dependent (32- or 64-bit integer) NativeLong
    const char* NUL-terminated array (native encoding or jna.encoding) String
    const wchar_t* NUL-terminated array (unicode) WString
    char** NULL-terminated array of C strings String[]
    wchar** NULL-terminated array of wide C strings String[]
    void** NULL-terminated array of pointers Pointer[]
    struct* struct pointer to struct (argument or return) (or explicitly) struct by value (member of struct) (or explicitly) Structure
    union same as Structure Union
    struct[] array of structs, contiguous in memory Structure[]
    void (*FP)() function pointer (Java or native) Callback
    pointer (*) same as Pointer PointerType
    other integer type IntegerType
    other custom mapping, depends on definition NativeMapped

    这张对照表一般已经能够满足跨平台、跨语言调用的数据类型转换需求,因为如果我们要做跨语言调用,应当尽量使用基本和简单的数据类型,而不要过多使用复杂结构体传递数据,因为C语言的结构体中,每个成员会执行对齐操作与前一个成员保持字节对齐,也就是说,成员的书写顺序会影响结构体占用的空间大小,因此会在Java端定义结构体时会造成不小的麻烦。比如,如果跨语言调用的函数中参数包含stat这个结构体:我们都知道,stat这个结构体是用来描述linux文件系统的文件元数据的基本结构,但麻烦的是,这个结构体的成员定义次序在不同的机型上并不相同,如果我们在Java端重写这个结构体,会产生兼容性问题。

    三、结构体定义

    有时候我们需要在Java端访问某个C/C++结构体中的成员,我们就需要在Java端复写这个结构体,在复写的时候需要注意两点:

    • 需要在结构体定义中定义2个内部类ByReference和ByValue,来实现指针类型接口和值类型接口
    • 重写getFieldOrder()来告诉C/C++的成员取值次序

    下面我们通过一个栗子来看一下在Java只不过怎么模拟定义一个C/C++结构体:

    C/C++代码

    typedef struct A {
     B* b; 
     void* args;
     int len;
    };
    
    typedef struct B { 
     int obj_type;
    };
    

    Java代码

    
    /* 结构体A定义 */
    public static A extends Structure {
    
    //构造函数定义
     public A() {
     super();
     }
    
     public A(Pointer _a) {
     super(_a);
     }
    
     //结构体成员定义
     public B.ByReference b;
     PointerByReference args;
     int len;
    
     //添加2个内部类,分别实现指针类型接口、值类型接口
     public static class ByReference extends A implements Structure.ByReference {}
     public static class ByValue extends A implements Structure.ByValue{}
    
     //定义取值次序,需要与C/C++中对齐,不然会出现NoSuchFieldError
     @Override 
     protected List getFieldOrder() {
     return Arrays.asList(new String[]{"b", "args", "len"});
     }
    }
    
    /* 结构体B定义 */
    public static B extends Structure {
     public B() {
     super();
     }
    
     public B(Pointer _b) {
     super(_b);
     }
    
     int obj_type;
    
     public static class ByReference extends B implements Structure.ByReference {}
     public static class ByValue extends B implements Structure.ByValue{}
    
    @Override 
     protected List getFieldOrder() {
     return Arrays.asList(new String[]{"obj_type"});
     }
    }
    

    四、结构体传递

    如果需要在Java端访问某个结构体的成员,需要使用ByReference(指针、引用)或是ByValue(拷贝参数);如果只是起到数据传递,不关心具体内部结构,可以使用PointerByReference和Pointer。

    test_myFun(struct A a)
    test_myFun(A.ByValue a)
    
    test_myFun(struct A *a)
    test_myFun(A.ByReference a)
    
    test_myFun(struct A **a)
    test_myFun(A.ByReference[] a)
    
    test_myFun(A a)
    test_myFun(Pointer a)
    
    test_myFun(A *a)
    test_myFun(PointerByReference a)
    
    test_myFun(A **a)
    test_myFun(PointerByReference[] a)
    

    五、回调函数

    我们有时候会在C/C++中顶一个一个带回调函数的函数,例如:

    typedef bool (*test_cb)(const char *name);
    
    int test_myFun(test_cb cb, const char *name, uint32_t flag);
    
    

    如果我们需要在Java端调用test_myFun函数,则我们需要在Java端定义一个与test_cb相同的回调接口:

    public interface testCallback extends Callback { 
     //invoke对应test_cb,注意参数顺序需要保持一致
     boolean invoke(String name); 
    }
    
    

    定义该回调接口的实现:

    public class testCallbackImpl implements testCallback {
     @Override 
     public int invoke(String name) { 
     System.out.printf("Invoke Callback " + name + " successfully!"); 
     return true; 
     } 
    }
    

    test_myFun函数Java端定义:

    int testMyFun(Callback cb, String name, int flag);
    调用实例:
    
    int rc = testMyFun(new testCallbackImpl(), "helloworld", 1);
    

    参考文档:

    http://blog.umcloud.com/java-sdk/#comment-879

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/cnsyear/p/12732083.html
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