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1、JNI 的替代者 使用 JNA 访问 Java 外部功能接口 1. JNA 简单介绍先说 JNI(Java Native Interface)吧，有过不同语言间通信经历的一般都知道，它允许 Java 代码和其他语言（尤其 C/C+）写的代码进行交互，只要遵守调用约定即可。首先看下 JNI 调用 C/C+的过程，注意写程序时自下而上，调用时自上而下。可 见步骤非常的多，很麻烦，使用 JNI 调用.dll/.so 共享库都能体会到这个痛苦的过程。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
2、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，最后编写 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。因此，很少有 Java 程序员愿意编写调用 dll/.so 库中原生函数的 java 程序。这也使 Java 语言在客户端上乏善可陈，可以说 JNI 是 Java 的一大弱点！那么 JNA 是什么呢？JNA(Java Native Access)是一个开源的 Java 框架，是 Sun 公司推出的一种调用本地方法的技术，是建立在经典的 JNI 基础之上的一
3、个框架。之所以说它是 JNI 的替 代者，是因为 JNA 大大简化了调用本地方法的过程，使用很方便，基本上不需要脱离 Java 环境就可以完成。如果要和上图做个比较，那么 JNA 调用 C/C+的过程大致如下：可以看到步骤减少了很多，最重要的是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。JNA 只需要我们写 Java 代码而不用写 JNI 或本地代码。功能相对于 Windows 的 Platform/Invoke 和 Python的 ctypes。2. JNA 技术原理JNA 使用一个小型的 JNI 库插桩程序来动态调用本地代码。开发者使用 Java
4、接口描述目标本地库的功能和结构，这使得它很容易利用本机平台的功能，而不会产生多平台配置和生成 JNI 代码的高开销。这样的性能、准确性和易用性显然受到很大的重视。此外，JNA 包括一个已与许多本地函数映射的平台库，以及一组简化本地访问的公用接口。注意：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
5、。也许这也意味着，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。但总体影响不大，因为 JNA 也避免了 JNI 的一些平台配置的开销。3. JNA 简单使用JNA 的项目已迁移至 Github，目前最新版本是 4.1.0，已有打包好的 jar 文件可供下载。JNA 把一个.dll/.so 文件看做是一个 Java 接口，下面以一个简单的实例来说明怎么使用。当然要从最经典的 HelloWorld 开始，我们调用 C 的 printf 函数打印出“HelloWorld”（官方的例子），前提是已将 jar 包加入你的 classpath。package com.sun.jn
6、a.examples;import com.sun.jna.Library;import com.sun.jna.Native;import com.sun.jna.Platform;/* Simple example of JNA interface mapping and usage. */public class HelloWorld / This is the standard, stable way of mapping, which supports extensive/ customization and mapping of Java to native types.publi
7、c 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, Worldn);for (int i=0;i args.length;i+) CLibrary.INSTA
8、NCE.printf(Argument %d: %sn, i, argsi);运行程序，如果没有带参数则只打印出“Hello, World”，如果带了参数，则会打印出所有的参数。很简单，不需要写一行 C 代码，就可以直接在 Java 中调用外部动态链接库中的函数！下面来解释下这个程序。（1）需要定义一个接口，继承自 Library 或 StdCallLibrary默认的是继承 Library ，如果动态链接库里的函数是以 stdcall 方式输出的，那么就继承 StdCallLibrary，比如众所周知的 kernel32 库。比如上例中的接口定义：public interface CLibr
9、ary extends Library （2）接口内部定义接口内部需要一个公共静态常量：INSTANCE，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/so 的函数。该常量通过 Native.loadLibrary()这个 API 函数获得，该函数有 2 个参数： 第 一个参数是动态链接库 dll/so 的名称，但不带.dll 或.so 这样的后缀，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。搜索动态链 接库路径的顺序是：先从当前类的当前文件夹找，如果没有找到，再在工程当前文件夹下面找 win32/win64 文件夹，找到后搜索对应的
10、dll 文件，如果 找不到再到WINDOWS 下面去搜索，再找不到就会抛异常了。比如上例中 printf 函数在 Windows 平台下所在的 dll库名称是 msvcrt，而在 其它平台如 Linux 下的 so 库名称是 c。 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。该实例由 JNA 通过反射自动生成。CLibrary INSTANCE = (CLibrary)Native.loadLibrary(Platform.isWindows() ? msvcrt : c),CLibrary.class);接
11、口中只需要定义你要用到的函数或者公共变量，不需要的可以不定义，如上例只定义 printf 函数：void printf(String format, Object. args);注意参数和返回值的类型，应该和链接库中的函数类型保持一致。（3）调用链接库中的函数定义好接口后，就可以使用接口中的函数即相应 dll/so 中的函数了，前面说过调用方法就是通过接口中的实例进行调用，非常简单，如上例中：CLibrary.INSTANCE.printf(Hello, Worldn);for (int i=0;i args.length;i+) CLibrary.INSTANCE.printf(Argume
12、nt %d: %sn, i, argsi);这就是 JNA 使用的简单例子，可能有人认为这个例子太简单了，因为使用的是系统自带的动态链接库，应该还给出一个自己实现的库函数例子。其实我觉得这个完全没有必要，这也是 JNA 的方便之处，不像 JNI 使用用户自定义库时还得定义一大堆配置信息，对于 JNA 来说，使用用户自定义库与使用系统自带的库是完全一样的方法，不需要额外配置什么信息。比如我在 Windows 下建立一个动态库程序：#include stdafx.hextern C_declspec(dllexport) int add(int a, int b);int add(int a, i
13、nt b) return a + b;然后编译成一个 dll 文件（比如 CDLL.dll），放到当前目录下，然后编写 JNA 程序调用即可：public class DllTest public interface CLibrary extends Library CLibrary INSTANCE = (CLibrary)Native.loadLibrary(CDLL, CLibrary.class);int add(int a, int b);public static void main(String args) int sum = CLibrary.INSTANCE.add(3, 6
14、);System.out.println(sum);4. JNA 技术难点有过跨语言、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。JNA 也不例外。上面说到接口中使用的函数必须与链接库中的函数原型保持一致，这是 JNA 甚至所有跨平台调用的难点，因为 C/C+的类型与 Java 的类型是不一样的，你必须转换类型让它们保持一致，比如 printf 函数在 C 中的原型为：void printf(const char *format, argum
15、ent);你不可能在 Java 中也这么写，Java 中是没有 char *指针类型的，因此 const char *转到 Java 下就是 String类型了。这就是类型映射（Type Mappings），JNA 官方给出的默认类型映射表如下：还有很多其它的类型映射，需要的请到 JNA 官网查看。另外，JNA 还支持类型映射定制，比如有的 Java 中可能找不到对应的类型（在 Windows API 中可能会有很多类型，在 Java 中找不到其对应的类型），JNA 中 TypeMapper 类和相关的接口就提供了这样的功能。5. JNA 能完全替代 JNI 吗？这可能是大家比较关心的问题，但是遗憾的是，JNA 是不能完全替代 JNI 的，因为有些需求还是必须求助于 JNI。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。有时候，你必须回归到基础上来。6. 参考文献（1）JNA JNI 终结者（2） C+DLL 编程详解
