介紹
給大家介紹一個最新的訪問本機代碼的 Java 框架 —JNA 。
JNA(Java Native Access) 框架是一個開源的 Java 框架，是 SUN 公司主導開發的，建立在經典的 JNI 的基礎之上的一個框架。
JNA 項目地址： https://jna.dev.java.net/
非常強大、易用，功能上類似與 .NET 的 P/Invoke 。
不堪回首的 JNI
我們知道，使用 JNI 調用 .dll/.so 共享類庫是非常非常麻煩和痛苦的。
如果有一個現有的 .dll/.so 文件，如果使用 JNI 技術調用，我們首先需要另外使用 C 語言寫一個 .dll/.so 共享庫，使用 SUN 規定的數據結構替代 C 語言的數據結構，調用已有的 dll/so 中公布的函數。
然后再在 Java 中載入這個適配器 dll/so ，再編寫 Java native 函數作為 dll 中函數的代理。
經過 2 個繁瑣的步驟才能在 Java 中調用本地代碼。
因此，很少有 Java 程序員願意編寫調用 dll/.so 庫中的原生函數的 java 程序。這也使 Java 語言在客戶端上乏善可陳。可以說 JNI 是 Java 的一大弱點！
.NET平台上強大的 P/Invoke
而在 .NET 平台上，強大的 P/Invoke 技術使我們 Java 程序員非常羡慕。使用 P/Invoke 技術，只需要使用編寫一個 .NET 函數，再加上一個聲明的標注，就可以直接調用 dll 中的函數。
不需要你再使用 C 語言編寫 dll 來適配。
不遜於 P/Invoke的 JNA
現在，不需要再羡慕 .NET 的 P/Invoke 機制了。 JNA 把對 dll/.so 共享庫的調用減少到了和 P/Invoke 相同的程度。
使用 JNA ，不需要再編寫適配用的 .dll/.so ，只需要在 Java 中編寫一個接口和一些代碼，作為 .dll/.so 的代理，就可以在 Java 程序中調用 dll/so 。
JNA快速啟動
現在讓我們直接進入 JNA 的世界。
你只需要下載一個 jar 包，就可以使用 JNA 的強大功能方便地調用動態鏈接庫中的 C 函數。
1 ，下載 jna.jar 。
在這里 https://jna.dev.java.net/servlets/ProjectDocumentList?folderID=7408&expandFolder=7408&folderID=0
2 ，現在你已經可以使用 JNA 了。
為了方便你參考 JNA 的 java 類庫，我制作了《 JNA3.09API 參考手冊》，是 CHM 格式的。你可以到這里下載 http://download.csdn.net/source/900438
JNA例子
例子 1
現在讓我們運行一個 JNA 程序，感受它的強大威力。
1 ，在 Java 項目中引入 jna.jar 包。
2 ，創建一個類：
import com.sun.jna.Library; import com.sun.jna.Native; import com.sun.jna.Platform; /** Simple example of native library declaration and usage. */ public class HelloWorld { 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"); for (int i=0;i < args.length;i++) { CLibrary.INSTANCE.printf("Argument %d: %s\n", i, args[i]); } } }
3 ，執行，可以看到控制台中打印出了
Hello, World
但是，請注意，這個程序實際上是使用 msvcrt.dll 這個 C 運行時庫中的 printf 函數打印出上面這些字符的。
看，多簡單，不需要寫一行 C 代碼，就可以直接在 Java 中調用外部動態鏈接庫中的函數！
例子 2
上面那個例子使用了操作系統自帶的動態鏈接庫，現在我們再自己寫一個動態鏈接庫試試。
1 ，在 VS 中選擇 C++ 語言，然后選擇創建一個 Win32 程序。 選擇 dll 類型。
2 ，發布的 C 函數是：
#define MYLIBAPI extern "C" __declspec ( dllexport )
MYLIBAPI void say( wchar_t * pValue);
這個函數的實現是：
void say( wchar_t * pValue){
std::wcout.imbue(std::locale( "chs" ));
std::wcout<<L "上帝說：" <<pValue<<std::endl;
}
它需要傳入一個 Unicode 編碼的字符數組。然后在控制台上打印出一段中文字符。
3 ，生成 dll 。然后把生成的 dll 文件復制到 Eclipse 項目中，放在項目下面。
4 ，在 Eclipse 中編寫以下代碼：
import com.sun.jna.Library; import com.sun.jna.Native; import com.sun.jna.WString; /** * @author 沈東良 Edward Shen shendl_s@hotmail.com * 2008-11-23 下午 05:07:14 *TestDll1.dll */ public class TestDll1Service { public interface TestDll1 extends Library { /** * 當前路徑是在項目下，而不是 bin 輸出目錄下。 */ TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class); public void say(WString value); } /** * */ public TestDll1Service() { // TODO Auto-generated constructor stub } /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub TestDll1.INSTANCE.say(new WString("Hello World!")); System.out.println("HHEEH 我我們無法萬惡 "); } }
5 ，執行這個 Java 類。可以看到控制台下如下輸出：
上帝說： Hello World!
HHEEH 我我們無法萬惡
6 ，上面一行是 C 語言使用 C++ 的 std::wcout 輸出的。
下面一行是 Java 語言輸出的。
JNA技術解密
JNA工作原理 JNA是建立在 JNI技術基礎之上的一個 Java類庫，它使您可以方便地使用 java直接訪問動態鏈接庫中的函數。
原來使用 JNI ，你必須手工用 C 寫一個動態鏈接庫，在 C 語言中映射 Java 的數據類型。
JNA 中，它提供了一個動態的 C 語言編寫的轉發器，可以自動實現 Java 和 C 的數據類型映射。你不再需要編寫 C 動態鏈接庫。
當然，這也意味着，使用 JNA 技術比使用 JNI 技術調用動態鏈接庫會有些微的性能損失。可能速度會降低幾倍。但影響不大。
JNA技術難點
1 ，當前路徑是在項目下，而不是 bin 輸出目錄下。
2 ，數據結構的對應關系：
Java—C和操作系統數據類型的對應表
| Java Type |
C Type |
Native Representation |
| boolean |
int |
32-bit integer (customizable) |
| byte |
char |
8-bit integer |
| char |
wchar_t |
platform-dependent |
| short |
short |
16-bit integer |
| int |
int |
32-bit integer |
| long |
long long, __int64 |
64-bit integer |
| float |
float |
32-bit floating point |
| double |
double |
64-bit floating point |
| Buffer |
pointer |
platform-dependent (32- or 64-bit pointer to memory) |
| <T>[] (array of primitive type) |
pointer |
32- or 64-bit pointer to memory (argument/return) |
| 除了上面的類型， JNA 還支持常見的數據類型的映射。 |
||
| char* |
NUL-terminated array (native encoding or jna.encoding ) |
|
| WString |
wchar_t* |
NUL-terminated array (unicode) |
| char** |
NULL-terminated array of C strings |
|
| WString[] |
wchar_t** |
NULL-terminated array of wide C strings |
| Structure |
struct* |
pointer to struct (argument or return) ( or explicitly ) |
| Union |
union |
same as Structure |
| Structure[] |
struct[] |
array of structs, contiguous in memory |
| Callback |
<T> (*fp)() |
function pointer (Java or native) |
| NativeMapped |
varies |
depends on definition |
| NativeLong |
long |
platform-dependent (32- or 64-bit integer) |
| PointerType |
pointer |
same as Pointer |
JNA編程過程
JNA 把一個 dll/.so 文件看做是一個 Java 接口。
Dll 是 C 函數的集合、容器，這正和接口的概念吻合。
我們定義這樣一個接口，
public interface TestDll1 extends Library { /** * 當前路徑是在項目下，而不是 bin 輸出目錄下。 */ TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class); public void say(WString value); }
如果 dll 是以 stdcall 方式輸出函數，那么就繼承 StdCallLibrary 。否則就繼承默認的 Library 接口。
接口內部需要一個公共靜態常量： instance 。
TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class);
通過這個常量，就可以獲得這個接口的實例，從而使用接口的方法。也就是調用外部 dll 的函數！
注意：
1 ， Native.loadLibrary() 函數有 2 個參數：
1 ， dll 或者 .so 文件的名字，但不帶后綴名。這符合 JNI 的規范，因為帶了后綴名就不可以跨操作系統平台了。
搜索 dll 的路徑是：
1 ）項目的根路徑
2 ）操作系統的全局路徑、
3 ） path 指定的路徑。
2 ，第二個參數是本接口的 Class 類型。
JNA 通過這個 Class 類型，根據指定的 dll/.so 文件，動態創建接口的實例。
2 ，接口中你只需要定義你需要的函數或者公共變量，不需要的可以不定義。
public void say(WString value);
參數和返回值的類型，應該和 dll 中的 C 函數的類型一致。
這是 JNA ，甚至所有跨平台調用的難點。
這里， C 語言的函數參數是： wchar_t * 。
JNA 中對應的Java 類型是WStirng 。
所有跨平台、跨語言調用的難點
有過跨語言、跨平台開發的程序員都知道，跨平台、語言調用的難點，就是不同語言之間數據類型不一致造成的問題。絕大部分跨平台調用的失敗，都是這個問題造成的。
關於這一點，不論何種語言，何種技術方案，都無法解決這個問題。
這需要程序員的仔細開發和設計。這是程序員的責任。
常見的跨平台調用有：
1 ， Java 調用 C 語言編寫的 dll 、 .so 動態鏈接庫中的函數。
2 ， .NET 通過 P/Invoke 調用 C 語言編寫的 dll 、 .so 動態鏈接庫中的函數。
3 ，通過 WEBService ，在 C,C++,Java,.NET 等種種語言間調用。
WebService 傳遞的是 xml 格式的數據。
即使是強大的 P/Invoke 或者 WebService ，在遇到復雜的數據類型和大數據量的傳遞時，還是會碰到很大的困難。
因為，一種語言的復雜的數據類型，很難用另一種語言來表示。這就是跨平台調用問題的本質。
如， WEBService 調用中，很多語言，如 Java ， .NET 都有自動實現的 Java/.NET 類型和 XML 類型之間的映射的類庫或者工具。
但是，在現實的編程環境中，如果類型非常復雜，那么這些自動轉換工具常常力不從心。
要么 Object-XML 映射錯誤。
要么映射掉大量的內存。
因此，我個人對這些 Object-XML 映射框架相當不感冒。
我現在使用 WEBService ，都是直接手工使用 xml 處理工具提取 xml 中的數據構建對象。或者反過來，手工根據 Object 中的屬性值構建 xml 數據。
Java 和 C 語言之間的調用問題，也是如此。
Java 要調用 C 語言的函數，那么就必須嚴格按照 C 語言要求的內存數量提供 Java 格式的數據。要用 Java 的數據類型完美模擬 C 語言的數據類型。
JNA 已經提供了大量的類型匹配 C 語言的數據類型。
JNI還是不能廢
我們已經見識了 JNA 的強大。 JNI 和它相比是多么的簡陋啊！
但是，有些需求還是必須求助於 JNI 。
JNA 是建立在 JNI 技術基礎之上的一個框架。
使用 JNI 技術，不僅可以實現 Java 訪問 C 函數，也可以實現 C 語言調用 Java 代碼。
而 JNA 只能實現 Java 訪問 C 函數，作為一個 Java 框架，自然不能實現 C 語言調用 Java 代碼。此時，你還是需要使用 JNI 技術。
JNI 是 JNA 的基礎。是 Java 和 C 互操作的技術基礎