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Java高級(jí)用法中的JNA類型映射注意細(xì)節(jié)及使用問題

更新時(shí)間：2022年04月15日 16:08:07 作者：flydean程序那些事

本文介紹了在使用JNA方法映射中應(yīng)該注意的一些細(xì)節(jié)和具體的使用問題，對(duì)java??JNA類型映射注意細(xì)節(jié)感興趣的朋友一起看看吧

簡介

JNA提供JAVA類型和native類型的映射關(guān)系，但是這一種映射關(guān)系只是一個(gè)大概的映射，我們?cè)趯?shí)際的應(yīng)用中還有很多需要注意的事項(xiàng)，本文將會(huì)為大家詳細(xì)講解在使用類型映射中可能會(huì)出現(xiàn)的問題。一起來看看吧。

String

首先是String的映射，JAVA中的String實(shí)際上對(duì)應(yīng)的是兩種native類型：const char* 和 const wchar_t*。默認(rèn)情況下String會(huì)被轉(zhuǎn)換成為char* 。

char是ANSI類型的數(shù)據(jù)類型，而wchar_t是Unicode字符的數(shù)據(jù)類型,也叫做寬字符。

如果JAVA的unicode characters要轉(zhuǎn)換成為char數(shù)組，那么需要進(jìn)行一些編碼操作，如果設(shè)置了jna.encoding，那么就會(huì)使用設(shè)置好的編碼方式來進(jìn)行編碼。默認(rèn)情況下編碼方式是 “UTF8”.

如果是WString,那么Unicode values可以直接拷貝到WString中，而不需要進(jìn)行任何編碼。

先看一個(gè)簡單的例子:

char* returnStringArgument(char *arg) {
  return arg;
}

wchar_t* returnWStringArgument(wchar_t *arg) {
  return arg;
}

上面的native代碼可以映射為：

String returnStringArgument(String s);
WString returnWStringArgument(WString s);

再來看一個(gè)不同的例子，假如native方法的定義是這樣的：

int getString(char* buffer, int bufsize);

int getUnicodeString(wchar_t* buffer, int bufsize);

我們定義了兩個(gè)方法，方法的參數(shù)分別是char* 和wchar_t*。

接下來看一下怎么在JAVA中定義方法的映射：

// Mapping A:
int getString(byte[] buf, int bufsize);
// Mapping B:
int getUnicodeString(char[] buf, int bufsize);

下面是具體的使用：

byte[] buf = new byte[256];
int len = getString(buf, buf.length);
String normalCString = Native.toString(buf);
String embeddedNULs = new String(buf, 0, len);

可能有同學(xué)會(huì)問了，既然JAVA中的String可以轉(zhuǎn)換成為char*，為什么這里需要使用byte數(shù)組呢？

這是因?yàn)間etString方法需要對(duì)傳入的char數(shù)組中的內(nèi)容進(jìn)行修改，但是因?yàn)镾tring是不可變的，所以這里是不能直接使用String的，我們需要使用byte數(shù)組。

接著我們使用Native.toString(byte[]) 將byte數(shù)組轉(zhuǎn)換成為JAVA字符串。

再看一個(gè)返回值的情況：

// Example A: Returns a C string directly
const char* getString();
// Example B: Returns a wide character C string directly
const wchar_t* getString();

一般情況下，如果是native方法直接返回string,我們可以使用String進(jìn)行映射：

// Mapping A
String getString();
// Mapping B
WString getString();

如果native code為String分配了內(nèi)存空間，那么我們最好使用JNA中的Pointer作為返回值，這樣我們可以在未來某些時(shí)候，釋放所占用的空間,如下所示：

Pointer getString();

Buffers，Memory,數(shù)組和Pointer

什么時(shí)候需要用到Buffers和Memory呢?

一般情況下如果是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)組作為參數(shù)傳到函數(shù)中的話，可以在JAVA中直接使用基礎(chǔ)類的數(shù)組來替代。但是如果native方法在方法返回之后，還需要訪問數(shù)組的話（保存了指向數(shù)組的指針），這種情況下使用基礎(chǔ)類的數(shù)組就不太合適了，這種情況下，我們需要用到ByteBuffers或者M(jìn)emory。

我們知道JAVA中的數(shù)組是帶有長度的，但是對(duì)于native方法來說，返回的數(shù)組實(shí)際上是一個(gè)指向數(shù)組的指針，我們并不能知道返回?cái)?shù)組的長度，所以如果native方法返回的是數(shù)組指針的話，JAVA代碼中用數(shù)組來進(jìn)行映射就是不合適的。這種情況下，需要用到Pointer.

Pointer表示的是一個(gè)指針，先看一下Pointer的例子，首先是native代碼：

void* returnPointerArgument(void *arg) {
  return arg;
}

void* returnPointerArrayElement(void* args[], int which) {
  return args[which];
}

接下來是JAVA的映射：

Pointer returnPointerArgument(Pointer p);
Pointer returnPointerArrayElement(Pointer[] args, int which);

除了基本的Pointer之外，你還可以自定義帶類型的Pointer，也就是PointerType. 只需要繼承PointerType即可，如下所示：

public static class TestPointerType extends PointerType {
            public TestPointerType() { }
            public TestPointerType(Pointer p) { super(p); }
        }
TestPointerType returnPointerArrayElement(TestPointerType[] args, int which);

再看一下字符串?dāng)?shù)組：

char* returnStringArrayElement(char* args[], int which) {
  return args[which];
}
wchar_t* returnWideStringArrayElement(wchar_t* args[], int which) {
  return args[which];
}

對(duì)應(yīng)的JAVA映射如下：

String returnStringArrayElement(String[] args, int which);

WString returnWideStringArrayElement(WString[] args, int which);

對(duì)應(yīng)Buffer來說，JAVA NIO中提供了很多類型的buffer，比如ByteBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer,FloatBuffer和DoubleBuffer等。這里以ByteBuffer為例，來看一下具體的使用.

首先看下native代碼：

int32_t fillInt8Buffer(int8_t *buf, int len, char value) {
  int i;

  for (i=0;i < len;i++) {
    buf[i] = value;
  }
  return len;
}

這里將buff進(jìn)行填充，很明顯后續(xù)還需要使用到這個(gè)buffer，所以這里使用數(shù)組是不合適的，我們可以選擇使用ByteBuffer：

int fillInt8Buffer(ByteBuffer buf, int len, byte value);

然后看下具體怎么使用：

TestLibrary lib = Native.load("testlib", TestLibrary.class);

        ByteBuffer buf  = ByteBuffer.allocate(1024).order(ByteOrder.nativeOrder());
        final byte MAGIC = (byte)0xED;
        lib.fillInt8Buffer(buf, 1024, MAGIC);
        for (int i=0;i < buf.capacity();i++) {
            assertEquals("Bad value at index " + i, MAGIC, buf.get(i));
        }

可變參數(shù)

對(duì)于native和JAVA本身來說，都是支持可變參數(shù)的，我們舉個(gè)例子，在native方法中：

int32_t addVarArgs(const char *fmt, ...) {
  va_list ap;
  int32_t sum = 0;
  va_start(ap, fmt);

  while (*fmt) {
    switch (*fmt++) {
    case 'd':
      sum += va_arg(ap, int32_t);
      break;
    case 'l':
      sum += (int) va_arg(ap, int64_t);
      break;
    case 's': // short (promoted to 'int' when passed through '...') 
    case 'c': // byte/char (promoted to 'int' when passed through '...')
      sum += (int) va_arg(ap, int);
      break;
    case 'f': // float (promoted to ‘double' when passed through ‘...')
    case 'g': // double
      sum += (int) va_arg(ap, double);
      break;
    default:
      break;
    }
  }
  va_end(ap);
  return sum;
}

對(duì)應(yīng)的JAVA方法映射如下：

public int addVarArgs(String fmt, Number... args);

相應(yīng)的調(diào)用代碼如下：

int arg1 = 1;
int arg2 = 2;
assertEquals("32-bit integer varargs not added correctly", arg1 + arg2,
                     lib.addVarArgs("dd", arg1, arg2));