Java使用JNA调用C++动态链接库——JNA-JNI(二)

Java使用JNA调用C++动态链接库——JNA-JNI(二)

系列文章：
Java通过JNI调用C++动态链接库dll，并打在jar包内 ——JNA-JNI(一)
Java使用JNA调用C++动态链接库——JNA-JNI(二)
Mac M1 Xcode创建动态链接库dylib(c++)——JNA-JNI(三)
JNA调用dll(c++)附带解析xml——JNA-JNI(四)
JNA参数类型转换(含接收、发送结构体)——JNA-JNI(五)

JNA介绍

JNA(Java Native Access)：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。

JNA调用C/C++的过程大致如下：

不需要重写我们的动态链接库文件，而是有直接调用的API，大大简化了工作量

• 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。
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。

生成动态链接库

在windows下生成.dll，在linux下生成.so文件，在macos下生成.dylib

使用JNA，动态链接库一般是第三方的，不允许修改，我们自定义生成一个（正式开发中一般是某产品成型的链接库，只需要知道接口函数即可）

simple.h

#ifndef SIMPLE_H_INCLUDED
#define SIMPLE_H_INCLUDED#ifdef __cplusplus
#define EXPORT extern "C" __declspec (dllexport)
#else
#define EXPORT __declspec (dllexport)
#endif // __cplusplus#include <windows.h>EXPORT  int pow2(int a);
EXPORT  void upstr(char *str, char *s);#endif // SIMPLE_H_INCLUDED

simple.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include<iostream>
#include "simple.h"using namespace std;int pow2(int a)
{return a*a;
}void upstr(char *str, char *s)
{int i;for(i = 0; i < strlen(str); i++){if(str[i] >= 'a' && str[i] <= 'z')s[i] = str[i] - 'a' + 'A';elses[i] = str[i];}s[i] = '\0';cout << "str = " << str << endl;cout << "s = " << str << endl;
}

使用上一篇jni教程中生成动态链接库的方法，生成Project.dll

使用

maven引入

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/net.java.dev.jna/jna -->
<dependency><groupId>net.java.dev.jna</groupId><artifactId>jna</artifactId><version>5.2.0</version>
</dependency>

interface

    public interface CLibrary extends Library {DemoApplication.CLibrary INSTANCE = (DemoApplication.CLibrary) Native.loadLibrary(loadNative("Project6"), DemoApplication.CLibrary.class); // 引入库文件public int pow2(int i);public void upstr(String str, String s);}

jar包解析

    private synchronized static String loadNative(String nativeName) {String systemType = System.getProperty("os.name");String fileExt = (systemType.toLowerCase().indexOf("win") != -1) ? ".dll" : ".so";File path = new File(".");//将所有动态链接库dll/so文件都放在一个临时文件夹下，然后进行加载//这是应为项目为可执行jar文件的时候不能很方便的扫描里面文件//此目录放置在与项目同目录下的natives文件夹下String sysUserTempDir = path.getAbsoluteFile().getParent() + File.separator + "natives";//        System.out.println("------>>native lib临时存放目录 : " + sysUserTempDir);String fileName = nativeName + fileExt;InputStream in = null;BufferedInputStream reader = null;FileOutputStream writer = null;File tempFile = new File(sysUserTempDir + File.separator + fileName);if (!tempFile.getParentFile().exists())tempFile.getParentFile().mkdirs();if (tempFile.exists()) {tempFile.delete();}try {//读取文件形成输入流in = DemoApplication.class.getResourceAsStream("/native/" + fileName);if (in == null)in = DemoApplication.class.getResourceAsStream("native/" + fileName);DemoApplication.class.getResource(fileName);reader = new BufferedInputStream(in);writer = new FileOutputStream(tempFile);byte[] buffer = new byte[1024];while (reader.read(buffer) > 0) {writer.write(buffer);buffer = new byte[1024];}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {if (in != null)in.close();if (writer != null)writer.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
//        System.load(tempFile.getPath());
//        System.out.println("------>> 加载native文件 :" + tempFile.getPath() + "成功!!");return tempFile.getPath();}

调用

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {public static void main(String[] args) {...int res = DemoApplication.CLibrary.INSTANCE.pow2(2);System.out.println(res);DemoApplication.CLibrary.INSTANCE.upstr("string1", "string2");}
}

调试台输出

4
str = string1
s = STRING1

udp服务作为动态链接库

客户端 C++

#include <iostream>
#include <WinSock2.h>
#include <Ws2tcpip.h>#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma warning(disable:4996)int main(void) {// 1.初始化套接字库WORD wVersion;WSADATA wsaData;int err;// 可以理解为1.1wVersion = MAKEWORD(1, 1); // 例：MAKEWORD(a, b) --> b | a << 8 将a左移8位变成高位与b合并起来// 启动err = WSAStartup(wVersion, &wsaData);if (err != 0) {return err;}// 检查：网络地位不等于1 || 网络高位不等于1if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) {// 清理套接字库WSACleanup();return -1;}// 创建TCP套接字SOCKET sockCli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);SOCKADDR_IN addrSrv;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 服务器地址addrSrv.sin_port = htons(6000);  // 端口号addrSrv.sin_family = AF_INET;  // 地址类型(ipv4)// 2.连接服务器int err_log = connect(sockCli, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));if (err_log == 0) {printf("连接服务器成功！\n");}else {printf("连接服务器失败！\n");return -1;}char recvBuf[100];char sendBuf[] = "你好，服务器，我是客户端！";// 3.发送数据到服务器send(sockCli, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0);// 4.接收服务器的数据recv(sockCli, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0);std::cout << recvBuf << std::endl;// 5.关闭套接字并清除套接字库closesocket(sockCli);WSACleanup();system("pause");return 0;
}

服务器端 C++

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <WinSock2.h>
#include <windows.h> 
#include "udp.h"#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma warning(disable:4996)using namespace std;int udpserver()
{// 1.初始化套接字库WORD wVersion;WSADATA wsaData;int err;// 设置版本，可以理解为1.1wVersion = MAKEWORD(1, 1);	// 例：MAKEWORD(a, b) --> b | a << 8 将a左移8位变成高位与b合并起来// 启动err = WSAStartup(wVersion, &wsaData);if (err != 0) {return err;}// 检查：网络低位不等于1 || 网络高位不等于1if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) {// 清理套接字库WSACleanup();return -1;}// 2.创建tcp套接字		// AF_INET:ipv4   AF_INET6:ipv6SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 准备绑定信息SOCKADDR_IN addrSrv;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);	// 设置绑定网卡addrSrv.sin_family = AF_INET;		// 设置绑定网络模式addrSrv.sin_port = htons(6000);		// 设置绑定端口// hton: host to network  x86:小端    网络传输：htons大端// 3.绑定到本机int retVal = bind(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));if (retVal == SOCKET_ERROR) {printf("Failed bind:%d\n", WSAGetLastError());return -1;}// 4.监听，同时能接收10个链接if (listen(sockSrv, 10) == SOCKET_ERROR) {printf("Listen failed:%d", WSAGetLastError());return -1;}std::cout << "Server start at port: 6000" << std::endl;SOCKADDR_IN addrCli;int len = sizeof(SOCKADDR);char recvBuf[100];char sendBuf[100];while (1) {// 5.接收连接请求，返回针对客户端的套接字SOCKET sockConn = accept(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrCli, &len);if (sockConn == SOCKET_ERROR) {//printf("Accept failed:%d", WSAGetLastError());std::cout << "Accept failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;break;}//printf("Accept client IP:[%s]\n", inet_ntoa(addrCli.sin_addr));std::cout << "Accept client IP: " << inet_ntoa(addrCli.sin_addr) << std::endl;// 6.发送数据sprintf_s(sendBuf, "hello client!\n");int iSend = send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0);if (iSend == SOCKET_ERROR) {std::cout << "send failed!\n";break;}// 7.接收数据recv(sockConn, recvBuf, 100, 0);std::cout << recvBuf << std::endl;// 关闭套接字closesocket(sockConn);}// 8.关闭套接字closesocket(sockSrv);// 9.清理套接字库WSACleanup();return 0;}

java调用（jar包调用部分不变，只修改interface和调用）

    public interface CLibrary extends Library {// 通过INSTANCE这个常量，就可以获得这个接口的实例DemoApplication.CLibrary INSTANCE = (DemoApplication.CLibrary) Native.loadLibrary(loadNative("Project6"), DemoApplication.CLibrary.class); // 引入库文件public int udpserver();}public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DemoApplication.class);DemoApplication.CLibrary.INSTANCE.udpserver();}

结果如下

客户端显示连接

服务器端显示接收消息

mac m1下问题

本地java版本

xx@xx ~ % java -version
openjdk version "1.8.0_282"
OpenJDK Runtime Environment (Zulu xx-aarch64) (build 1.8.0_282-xx)

问题：java.lang.UnsatisfiedLinkError

Caused by: java.lang.UnsatisfiedLinkError: ...: tried: '....tmp' (fat file, but missing compatible architecture (have 'i386,x86_64', need 'arm64e')), '/usr/lib/jna6476532391668202562.tmp' (no such file)at java.lang.ClassLoader$NativeLibrary.load(Native Method)at java.lang.ClassLoader.loadLibrary0(ClassLoader.java:1950)at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1832)at java.lang.Runtime.load0(Runtime.java:811)at java.lang.System.load(System.java:1088)at com.sun.jna.Native.loadNativeDispatchLibraryFromClasspath(Native.java:1018)at com.sun.jna.Native.loadNativeDispatchLibrary(Native.java:988)at com.sun.jna.Native.<clinit>(Native.java:195)at co.elastic.apm.attach.bytebuddy.agent.VirtualMachine$ForHotSpot$Connection$ForJnaPosixSocket$Factory.withDefaultTemporaryFolder(VirtualMachine.java:893)at co.elastic.apm.attach.bytebuddy.agent.VirtualMachine$ForHotSpot.attach(VirtualMachine.java:243)
... 11 more

解决：jna 5.7 版本以及更新的版本中，才有针对 arm 架构进行适配

        <dependency><groupId>net.java.dev.jna</groupId><artifactId>jna</artifactId><version>5.9.0</version></dependency>