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java调用本地方法

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目前javadll交互的技术主要有3种:jnijawinjacobJniJava Native Interface)是sun提供的java与系统中的原生方法交互的技术(在windows\linux系统中,实现javanative method互调)。目前只能由c/c++实现。后两个都是sourceforge上的开源项目,同时也都是基于jni技术的windows系统上的一个应用库。JacobJava-Com Bridge)提供了java程序调用microsoftcom对象中的方法的能力。而除了com对象外,jawinJava/Win32 integration project)还可以win32-dll动态链接库中的方法。就功能而言:jni >> jawin>jacob

就易用性而言,正好相反:jacob>jawin>>jni

Java语言本身具有跨平台性,如果通过Java调用DLL的技术方便易用,使用Java开发前台界面可以更快速,也能带来跨平台性。

Java调用C/C写好的DLL库时,由于基本数据类型不同、使用字节序列可能有差异,所以在参数传递过程中容易出现问题。

使用Java调用DLL动态链接库的方案通常有三种:JNI, Jawin, Jacob. 其中JNI(Java Native Interface)Java语言本身提供的调用本地已编译的函数库的方法,本身具有跨平台性,可以在不同的机器上调用不同的本地库。Jawin和 Jacob都是sourceforge.net的开源项目,都是基于JNI技术的依赖Windows的实现,使得在Windows平台下使用COM和 DLL的更加方便。

JNI

JNI的应用方案是基于Java类和本地函数相映射的。其使用Java调用DLL的步骤还是相对比较麻烦,不但涉及到Java编程,还涉及到C/C编程。

JNI的使用步骤是:

1.编写Java类,用该类将DLL对外提供的函数服务进行声明,其中的Java方法均声明为native,其方法签名可以自定义,不用实现函数体。

2.Javah工具将该Java类生成对应的.h头文件。

3.最重要的比较麻烦的一步:编写C/C代码实现.h头文件中声明的函数,该C/C代码中包含jni.h头文件,并且编写代码时使用其中定义好的数据类型作为函数的输入和返回数据类型进行编程。用这种方法实现数据类型转换。例如数据类型:boolean(java) à jboolean(jni.h: typedef unsigned char jboolean),在自己编写的C/C代码中使用数据类型jboolean映射Java中的boolean类型。在该步骤中,可以在C/C代码中调用已经存在的DLL库。

4.另外编写的Java代码时就可以使用该Java类了。

在第3步中,编写C/C函数时,可以使用一个叫interface pointerenv指针来调用JNI提供的一系列(很多)函数,用这些函数来访问JVM的对象和数据。

使用JNI的缺点:使用比较麻烦,需要对已有的DLL进行封装,需要对C/C比较了解。

使用JNI的优点:可以跨平台调用本地库。

Jawin

Jawin的应用方案是基于函数调用时采用原始字节流传递数据的。就是在Java中指明一个DLL中的某个函数后,通过原始字节流(需要考虑参数数据类型所占的存储字节数及系统使用的字节序列)传递给该DLL函数需要的参数,其返回值也是通过原始字节流解析的方式获得正确的值。

Jawin的使用步骤:

1.环境配置:下载JawinJawin.dll放入工程目录下;Jawin.jar相关jar文件加入到运行库中(LibPath或者Eclipse下配置工程的BuildPath-AddLibrary)

2.获得函数指针:new FuncPtr("DllFileName.DLL", "dllFunctionName");

3.LittleEndianOutputStream将函数需要的参数写入到一个原始字节流NakedByteStream

4.最重要的一步:调用FuncPtr.invoke()。传入参数比较复杂。

5.解析上一步的返回值(字节数组)

4步中传入的参数包括:

1.指令字符串。一个"XXX:Y:ZZZ"格式的字符串。其含义分别是传入参数中的每个字节的数据类型意义、返回值的类型、需要从传入指针中读取的数据(inout类型参数)。比如:

函数签名int func(int, int, struct s*, char*); //其中struct s*调用完函数后需要读出,struct s所占字节数为16

其指令字符串为:IIP16G:I4L4n16L4。该字符串在解析返回值(字节数组)时,首先应该是返回类型I对应的4个字节,然后是inout类型的参数中n16对应的16个字节。

其中字符串的意义可以在Jawin提供的文件instructions.h中找到,或者在官方文档(Jawin数据指令)中找到常用的一些指令字符串的意义。

2.传入参数的总字节大小。

3.前面写好的传入参数的原始字节流。

4.一个object数组。

5.ReturnFlags,用以根据C/C返回值将C/C的错误转换为Java的异常并抛出。其中CHECK_NONE表示不检查;CHECK_FALSECHECK_WIN32分别表示返回0FALSE和 SUCCESS,根据是否出错决定是否抛出异常;CHECK_HRESULT表示使用COM模型中的HRESULT作为返回值,其错误码可以配置。

使用Jawin的缺点:不方便调试,几乎所有的错误都抛出同样的异常COMException;需要对数据类型的转换比较了解;不能跨平台,对Windows的依赖性比较强。

使用Jawin的优点:方便使用,不用进行C/C开发,不用对原始DLL进行封装就可以方便使用。

Jacob

JacobJava-Com Bridge的缩写,也可以用来调用DLL。其底层也是使用JNI实现,也具有Windows 的平台依赖性,但是网上有人反映其易用性不如jawin

Jvm封装了各种操作系统实际的差异性的同时,提供了jni技术,使得开发者可以通过java程序(代码)调用到操作系统相关的技术实现的库函数,从而与其他技术和系统交互,使用其他技术实现的系统的功能;同时其他技术和系统也可以通过jni提供的相应原生接口开调用java应用系统内部实现的功能。

windows系统上,一般可执行的应用程序都是基于nativePE结构,windows上的jvm也是基于native结构实现的。Java应用体系都是构建于jvm之上。 

Jni对于应用本身来说,可以看做一个代理模式。对于开发者来说,需要使用c/c++来实现一个代理程序(jni程序)来实际操作目标原生函数,java程序中则是jvm通过加载并调用此jni程序来间接地调用目标原生函数。

 Jni程序开发的一般操作步骤如下:

l         编写java中的调用类

l         javah生成c/c++原生函数的头文件

l         c/c++中调用需要的其他函数功能,实现原生函数(原则上可以调用任何资源)

l         将项目依赖的所有原生库和资源加入到java项目的java.library.path

l         生成java程序

l         发布java应用和dll

Jni程序开发实例:

程序清单1src/com/magc/jni/HelloWorld.java

1/**
 2 
 3 */
 4 package com.magc.jni;
 5
 6 /**
 7 @author magc
 8 *
 9 */
10 public class HelloWorld {
11 
12 static {
13 
14 System.loadLibrary("Hello");
15 
16 }
17
18 public native void DisplayHello();
19 /**
20 @param args
21 */
22 public static void main(String[] args) {
23
24 new HelloWorld().DisplayHello();
25 }
26
27}

 进入src目录下,编译该JAVA类,

命令:javac ./com/magc/jni/HelloWorld.java

在该HelloWorld.java所在目录下生成HelloWorld.class

然后使用javah生成头文件,

命令:javah -jni com.magc.jni.HelloWorld

在当前目录下生成com_magc_jni_HelloWorld.h头文件,此文件供CC++程序来引用并实现其中的函数

程序清单2com_magc_jni_HelloWorld.h

1/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
 2#include <jni.h>
 3 /* Header for class com_magc_jni_HelloWorld */
 4
 5#ifndef _Included_com_magc_jni_HelloWorld
 6#define _Included_com_magc_jni_HelloWorld
 7#ifdef __cplusplus
 8extern "C" {
 9#endif
10/*
11 * Class: com_magc_jni_HelloWorld
12 * Method: DisplayHello
13 * Signature: ()V
14 */
15JNIEXPORT void JNICALL Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello
16 (JNIEnv *, jobject);
17
18#ifdef __cplusplus
19}
20#endif
21#endif

注:1)、此头文件是不需要用户编译的,直接供其它CC++程序引用。

     2)、此头文件中的Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello(JNIEnv *, jobject)方法,是将来与动态链接库交互的接口,并需要名字保持一致。

 程序清单3src/jni_helloworldImpl.cpp

#include <jni.h>
#include "com_magc_jni_HelloWorld.h"
#include <stdio.h>
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello
(JNIEnv *env, jobject obj)
{
 printf("From jni_helloworldImpl.cpp :");
 printf("Hello world ! \n");
 return;
}

C++文件实现了上述头文件中的函数,注意方法函数名要保持一致。

编译生成动态库libHello.so,

命令:g++ -shared -I /usr/lib/jvm/java-6-openjdk/include jni_helloworldImpl.cpp -o libHello.so

成功后,便会在当前目录下生成动态链接库libHello.so文件。

有了具体实现的动态库后,就可以运行JAVA调用JNI程序类的native方法了,

命令:java -Djava.library.path=. com.magc.jni.HelloWorld

输入结果即为:From jni_helloworldImpl.cpp :Hello world ! 

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