java高級用法之JNA中的Structure
簡介
前面我們講到了JNA中JAVA代碼和native代碼的映射，雖然可以通過TypeMapper來將JAVA中的類型和native中的類型進行映射，但是native中的數據類型都是基礎類型，如果native中的數據類型是復雜的struct類型該如何進行映射呢？
不用怕，JNA提供了Structure類，來幫助我們進行這些映射處理。
native中的struct
什么時候會用到struct呢？一般情況下，當我們需要自定義一個數據類的時候，一般情況下，在JAVA中需要定義一個class(在JDK17中，可以使用更加簡單的record來進行替換)，但是為一個數據結構定義class顯然有些臃腫，所以在native語言中，有一些更簡單的數據結構叫做struct。
我們先看一個struct的定義:
typedef struct _Point {
int x, y;
} Point;
上面的代碼中，我們定義了一個Pointer的struct數據類下，在其中定義了int的x和y值表示Point的橫縱坐標。
struct的使用有兩種情況，一種是值傳遞，一種是引用傳遞。先來看下這兩種情況在native方法中是怎么使用的：
引用傳遞：
Point* translate(Point* pt, int dx, int dy);
值傳遞：
Point translate(Point pt, int dx, int dy);
Structure
那么對于native方法中的struct數據類型的使用方式，應該如何進行映射呢? JNA為我們提供了Structure類。
默認情況下如果Structure是作為參數或者返回值，那么映射的是struct*,如果表示的是Structure中的一個字段，那么映射的是struct。
當然你也可以強制使用Structure.ByReference 或者 Structure.ByValue 來表示是傳遞引用還是傳值。
我們看下上面的native的例子中，如果使用JNA的Structure來進行映射應該怎么實現：
指針映射：
class Point extends Structure { public int x, y; }
Point translate(Point pt, int x, int y);
...
Point pt = new Point();
Point result = translate(pt, 100, 100);
傳值映射：
class Point extends Structure {
public static class ByValue extends Point implements Structure.ByValue { }
public int x, y;
}
Point.ByValue translate(Point.ByValue pt, int x, int y);
...
Point.ByValue pt = new Point.ByValue();
Point result = translate(pt, 100, 100);
Structure內部提供了兩個interface,分別是ByValue和ByReference:
public abstract class Structure {
public interface ByValue { }
public interface ByReference { }
要使用的話，需要繼承對應的interface。
特殊類型的Structure
除了上面我們提到的傳值或者傳引用的struct，還有其他更加復雜的struct用法。
結構體數組作為參數
首先來看一下結構體數組作為參數的情況：
void get_devices(struct Device[], int size);
對應結構體數組，可以直接使用JNA中對應的Structure數組來進行映射：
int size = ... Device[] devices = new Device[size]; lib.get_devices(devices, devices.length);
結構體數組作為返回值
如果native方法返回的是一個指向結構體的指針，其本質上是一個結構體數組，我們應該怎么處理呢？
先看一下native方法的定義：
struct Display* get_displays(int* pcount); void free_displays(struct Display* displays);
get_displays方法返回的是一個指向結構體數組的指針，pcount是結構體的個數。
對應的JAVA代碼如下：
Display get_displays(IntByReference pcount); void free_displays(Display[] displays);
對于第一個方法來說，我們只返回了一個Display，但是可以通過Structure.toArray(int) 方法將其轉換成為結構體數組。傳入到第二個方法中，具體的調用方式如下：
IntByReference pcount = new IntByReference(); Display d = lib.get_displays(pcount); Display[] displays = (Display[])d.toArray(pcount.getValue()); ... lib.free_displays(displays);
結構體中的結構體
結構體中也可以嵌入結構體，先看下native方法的定義：
typedef struct _Point {
int x, y;
} Point;
typedef struct _Line {
Point start;
Point end;
} Line;
對應的JAVA代碼如下：
class Point extends Structure {
public int x, y;
}
class Line extends Structure {
public Point start;
public Point end;
}
如果是下面的結構體中的指向結構體的指針：
typedef struct _Line2 {
Point* p1;
Point* p2;
} Line2;
那么對應的代碼如下：
class Point extends Structure {
public static class ByReference extends Point implements Structure.ByReference { }
public int x, y;
}
class Line2 extends Structure {
public Point.ByReference p1;
public Point.ByReference p2;
}
或者直接使用Pointer作為Structure的屬性值：
class Line2 extends Structure {
public Pointer p1;
public Pointer p2;
}
Line2 line2;
Point p1, p2;
...
line2.p1 = p1.getPointer();
line2.p2 = p2.getPointer();
結構體中的數組
如果結構體中帶有固定大小的數組：
typedef struct _Buffer {
char buf1[32];
char buf2[1024];
} Buffer;
那么我們在JAVA中需要指定數據的大?。?/strong>
class Buffer extends Structure {
public byte[] buf1 = new byte[32];
public byte[] buf2 = new byte[1024];
}
如果結構體中是動態(tài)大小的數組:
typedef struct _Header {
int flags;
int buf_length;
char buffer[1];
} Header;
那么我們需要在JAVA的結構體中定義一個構造函數，傳入bufferSize的大小,并分配對應的內存空間：
結構體中的可變字段
默認情況下結構體中的內容和native memory的內容是一致的。JNA會在函數調用之前將Structure的內容寫入到native memory中，并且在函數調用之后，將 native memory中的內容回寫到Structure中。
默認情況下是將結構體中的所有字段都進行寫入和寫出。但是在某些情況下，我們希望某些字段不進行自動更新。這個時候就可以使用volatile關鍵字，如下所示：
class Data extends com.sun.jna.Structure {
public volatile int refCount;
public int value;
}
...
Data data = new Data();
當然，你也可以強制使用Structure.writeField(String)來將字段信息寫入內存中,或者使用Structure.read() 來更新整個結構體的信息或者使用data.readField(“refCount”)來更新具體字段信息。
結構體中的只讀字段
如果不想從JAVA代碼中對Structure的內容進行修改，則可以將對應的字段標記為final。在這種情況下，雖然JAVA代碼不能直接對其進行修改，但是仍然可以調用read方法從native memory中讀取對應的內容并覆蓋Structure中對應的值。
來看下JAVA中如何使用final字段：
class ReadOnly extends com.sun.jna.Structure {
public final int refCount;
{
// 初始化
refCount = -1;
// 從內存中讀取數據
read();
}
}
注意所有的字段的初始化都應該在構造函數或者靜態(tài)方法塊中進行。
總結
結構體是native方法中經常會使用到的一種數據類型，JNA中對其進行映射的方法是我們要掌握的。
到此這篇關于java高級用法之JNA中的Structure的文章就介紹到這了,更多相關java 中的Structure內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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