Java调用Native API之JNA

Java调用C/C++的Native API一般采用JNI（Java Native Interface），但是需要编写特殊的代码，方法、数据的映射也很复杂。JNA（Java Native Access）能够是Java代码很简单的调用到Native API（.dll、.so）。类似于.NET的P/Invoke（Platform Invoke）、Python的ctypes。最初是1999年SUN公司为开发NetBeans IDE而开发的，2006年开源。

https://github.com/twall/jna

目前版本： 4.1.0

先看一个简单的例子：调用Windows API的printf输出“Hello, World”。

JNA代码：

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.Platform;

public class HelloWorld1 {
    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");
    }
}

第6行定义CLibrary映射到Native（继承JNA的Library）
第7,8行加载目标Native Lib（Windows：msvcrt.dll，也可以是自己的so或dll）
第10行映射Native方法
第14行作为Java的普通方法调用printf

这是一种静态的映射方法，以下也可以动态映射：

import com.sun.jna.Function;
import com.sun.jna.Platform;

public class HelloWorld2 {
    public static void main(String[] args) {
        String libraryName  = Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c";
        String functionName = "printf";

        // Function
        Function function = Function.getFunction(
            libraryName,
            functionName,
            Function.C_CONVENTION);

        // Invoke
        function.invoke(new Object[]{"Hello, world\n"});
    }
}

JNI来实现调用C写的方法：
1)编写HelloWorld.java

/* HelloWorld.java */
public class HelloWorld {
  public native void hello(); /* (1) */
  static {
    System.loadLibrary("helloworld"); /* (2) */
  }
  public static void main (String args[]) {
    HelloWorld h = new HelloWorld();
    h.hello(); /* (3) */
  }
}

2）编译java文件

引用

/usr/java/jdk1.7.0_45/bin/javac HelloWorld.java

3）生成JNI的HelloWorld.h

引用

/usr/java/jdk1.7.0_45/bin/javah -jni HelloWorld

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloWorld */

#ifndef _Included_HelloWorld
#define _Included_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     HelloWorld
 * Method:    hello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_hello
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

4）编写HelloWorld.c

#include "HelloWorld.h"

JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_hello
  (JNIEnv *env, jobject me)
{
  printf("Hello World\n");
}

5）编译HelloWorld.c

引用

gcc -fPIC -shared HelloWorld.c -I/usr/java/jdk1.7.0_45/include/ -I/usr/java/jdk1.7.0_45/include/linux/ -o libhelloworld.so

6）执行HelloWorld

引用

java -Djava.library.path=. HelloWorld

JNA来实现调用C写的方法：

1)编写hello.c

#include <stdio.h>

void hello ()
{
  printf("Hello World!\n");
}

2)编译hello.c

引用

gcc -fPIC -shared -o libhello.so hello.c

3)编写HelloJNA.java

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;

interface HelloLib extends Library {
  HelloLib INSTANCE = (HelloLib) Native.loadLibrary("hello", HelloLib.class);

  void hello();
}

public class HelloJNA {
  public static void main(String[] args){
    HelloLib hello = HelloLib.INSTANCE;
    hello.hello();
  }
}

4)编译执行

引用

javac -cp jna-4.1.0.jar HelloJNA.java
java -cp .:jna-4.1.0.jar HelloJNA

参考：
http://en.wikipedia.org/wiki/Java_Native_Access
http://en.wikipedia.org/wiki/Java_Native_Interface
http://en.wikipedia.org/wiki/SWIG
http://www.swig.org/
http://en.wikipedia.org/wiki/Platform_Invocation_Services
http://www.atmarkit.co.jp/fjava/special/jna/jna_1.html