java高級用法之JNA中的回調(diào)問題
簡介
什么是callback呢？簡單點(diǎn)說callback就是回調(diào)通知，當(dāng)我們需要在某個(gè)方法完成之后，或者某個(gè)事件觸發(fā)之后，來通知進(jìn)行某些特定的任務(wù)就需要用到callback了。
最有可能看到callback的語言就是javascript了，基本上在javascript中，callback無處不在。為了解決callback導(dǎo)致的回調(diào)地獄的問題，ES6中特意引入了promise來解決這個(gè)問題。
為了方便和native方法進(jìn)行交互，JNA中同樣提供了Callback用來進(jìn)行回調(diào)。JNA中回調(diào)的本質(zhì)是一個(gè)指向native函數(shù)的指針，通過這個(gè)指針可以調(diào)用native函數(shù)中的方法，一起來看看吧。
JNA中的Callback
先看下JNA中Callback的定義：
public interface Callback {
interface UncaughtExceptionHandler {
void uncaughtException(Callback c, Throwable e);
}
String METHOD_NAME = "callback";
List<String> FORBIDDEN_NAMES = Collections.unmodifiableList(
Arrays.asList("hashCode", "equals", "toString"));
}所有的Callback方法都需要實(shí)現(xiàn)這個(gè)Callback接口。Callback接口很簡單，里面定義了一個(gè)interface和兩個(gè)屬性。
先來看這個(gè)interface,interface名字叫做UncaughtExceptionHandler,里面有一個(gè)uncaughtException方法。這個(gè)interface主要用于處理JAVA的callback代碼中沒有捕獲的異常。
注意，在uncaughtException方法中，不能拋出異常，任何從這個(gè)方法拋出的異常都會(huì)被忽略。
METHOD_NAME這個(gè)字段指定了Callback要調(diào)用的方法。
如果Callback類中只定義了一個(gè)public的方法，那么默認(rèn)callback方法就是這個(gè)方法。如果Callback類中定義了多個(gè)public方法，那么會(huì)選擇METHOD_NAME = "callback"的這個(gè)方法作為callback。
最后一個(gè)屬性就是FORBIDDEN_NAMES。表示在這個(gè)列表里面的名字是不能作為callback方法使用的。
目前看來是有三個(gè)方法名不能夠被使用，分別是：“hashCode”, “equals”, “toString”。
Callback還有一個(gè)同胞兄弟叫做DLLCallback，我們來看下DLLCallback的定義：
public interface DLLCallback extends Callback {
@java.lang.annotation.Native
int DLL_FPTRS = 16;
}DLLCallback主要是用在Windows API的訪問中。
對于callback對象來說，需要我們自行負(fù)責(zé)對callback對象的釋放工作。如果native代碼嘗試訪問一個(gè)被回收的callback，那么有可能會(huì)導(dǎo)致VM崩潰。
callback的應(yīng)用
callback的定義
因?yàn)镴NA中的callback實(shí)際上映射的是native中指向函數(shù)的指針。首先看一下在struct中定義的函數(shù)指針：
struct _functions {
int (*open)(const char*,int);
int (*close)(int);
};在這個(gè)結(jié)構(gòu)體中，定義了兩個(gè)函數(shù)指針，分別帶兩個(gè)參數(shù)和一個(gè)參數(shù)。
對應(yīng)的JNA的callback定義如下：
public class Functions extends Structure {
public static interface OpenFunc extends Callback {
int invoke(String name, int options);
}
public static interface CloseFunc extends Callback {
int invoke(int fd);
}
public OpenFunc open;
public CloseFunc close;
}我們在Structure里面定義兩個(gè)接口繼承自Callback，對應(yīng)的接口中定義了相應(yīng)的invoke方法。
然后看一下具體的調(diào)用方式：
Functions funcs = new Functions();
lib.init(funcs);
int fd = funcs.open.invoke("myfile", 0);
funcs.close.invoke(fd);另外Callback還可以作為函數(shù)的返回值，如下所示：
typedef void (*sig_t)(int); sig_t signal(int signal, sig_t sigfunc);
對于這種單獨(dú)存在的函數(shù)指針，我們需要自定義一個(gè)Library,并在其中定義對應(yīng)的Callback，如下所示：
public interface CLibrary extends Library {
public interface SignalFunction extends Callback {
void invoke(int signal);
}
SignalFunction signal(int signal, SignalFunction func);
}callback的獲取和應(yīng)用
如果callback是定義在Structure中的，那么可以在Structure進(jìn)行初始化的時(shí)候自動(dòng)實(shí)例化，然后只需要從Structure中訪問對應(yīng)的屬性即可。
如果callback定義是在一個(gè)普通的Library中的話，如下所示：
public static interface TestLibrary extends Library {
interface VoidCallback extends Callback {
void callback();
}
interface ByteCallback extends Callback {
byte callback(byte arg, byte arg2);
}
void callVoidCallback(VoidCallback c);
byte callInt8Callback(ByteCallback c, byte arg, byte arg2);
}上例中，我們在一個(gè)Library中定義了兩個(gè)callback，一個(gè)是無返回值的callback，一個(gè)是返回byte的callback。
JNA提供了一個(gè)簡單的工具類來幫助我們獲取Callback，這個(gè)工具類就是CallbackReference，對應(yīng)的方法是CallbackReference.getCallback,如下所示：
Pointer p = new Pointer("MultiplyMappedCallback".hashCode());
Callback cbV1 = CallbackReference.getCallback(TestLibrary.VoidCallback.class, p);
Callback cbB1 = CallbackReference.getCallback(TestLibrary.ByteCallback.class, p);
log.info("cbV1:{}",cbV1);
log.info("cbB1:{}",cbB1);輸出結(jié)果如下：
INFO com.flydean.CallbackUsage - cbV1:Proxy interface to native function@0xffffffffc46eeefc (com.flydean.CallbackUsage$TestLibrary$VoidCallback)
INFO com.flydean.CallbackUsage - cbB1:Proxy interface to native function@0xffffffffc46eeefc (com.flydean.CallbackUsage$TestLibrary$ByteCallback)
可以看出，這兩個(gè)Callback實(shí)際上是對native方法的代理。如果詳細(xì)看getCallback的實(shí)現(xiàn)邏輯：
private static Callback getCallback(Class<?> type, Pointer p, boolean direct) {
if (p == null) {
return null;
}
if (!type.isInterface())
throw new IllegalArgumentException("Callback type must be an interface");
Map<Callback, CallbackReference> map = direct ? directCallbackMap : callbackMap;
synchronized(pointerCallbackMap) {
Reference<Callback>[] array = pointerCallbackMap.get(p);
Callback cb = getTypeAssignableCallback(type, array);
if (cb != null) {
return cb;
}
cb = createCallback(type, p);
pointerCallbackMap.put(p, addCallbackToArray(cb,array));
// No CallbackReference for this callback
map.remove(cb);
return cb;
}
}可以看到它的實(shí)現(xiàn)邏輯是首先判斷type是否是interface，如果不是interface則會(huì)報(bào)錯(cuò)。然后判斷是否是direct mapping。實(shí)際上當(dāng)前JNA的實(shí)現(xiàn)都是interface mapping，所以接下來的邏輯就是從pointerCallbackMap中獲取函數(shù)指針對應(yīng)的callback。然后按照傳入的類型來查找具體的Callback。
如果沒有查找到，則創(chuàng)建一個(gè)新的callback，最后將這個(gè)新創(chuàng)建的存入pointerCallbackMap中。
大家要注意， 這里有一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)叫做Pointer，實(shí)際使用的時(shí)候，需要傳入指向真實(shí)naitve函數(shù)的指針。上面的例子中，為了簡便起見，我們是自定義了一個(gè)Pointer，這個(gè)Pointer并沒有太大的實(shí)際意義。
如果真的要想在JNA中調(diào)用在TestLibrary中創(chuàng)建的兩個(gè)call方法：callVoidCallback和callInt8Callback，首先需要加載對應(yīng)的Library：
TestLibrary lib = Native.load("testlib", TestLibrary.class);然后分別創(chuàng)建TestLibrary.VoidCallback和TestLibrary.ByteCallback的實(shí)例如下，首先看一下VoidCallback：
final boolean[] voidCalled = { false };
TestLibrary.VoidCallback cb1 = new TestLibrary.VoidCallback() {
@Override
public void callback() {
voidCalled[0] = true;
}
};
lib.callVoidCallback(cb1);
assertTrue("Callback not called", voidCalled[0]);這里我們在callback中將voidCalled的值回寫為true表示已經(jīng)調(diào)用了callback方法。
再看看帶返回值的ByteCallback:
final boolean[] int8Called = {false};
final byte[] cbArgs = { 0, 0 };
TestLibrary.ByteCallback cb2 = new TestLibrary.ByteCallback() {
@Override
public byte callback(byte arg, byte arg2) {
int8Called[0] = true;
cbArgs[0] = arg;
cbArgs[1] = arg2;
return (byte)(arg + arg2);
}
};
final byte MAGIC = 0x11;
byte value = lib.callInt8Callback(cb2, MAGIC, (byte)(MAGIC*2));我們直接在callback方法中返回要返回的byte值即可。
在多線程環(huán)境中使用callback
默認(rèn)情況下， callback方法是在當(dāng)前的線程中執(zhí)行的。如果希望callback方法是在另外的線程中執(zhí)行，則可以創(chuàng)建一個(gè)CallbackThreadInitializer,指定daemon,detach,name,和threadGroup屬性：
final String tname = "VoidCallbackThreaded";
ThreadGroup testGroup = new ThreadGroup("Thread group for callVoidCallbackThreaded");
CallbackThreadInitializer init = new CallbackThreadInitializer(true, false, tname, testGroup);然后創(chuàng)建callback的實(shí)例：
TestLibrary.VoidCallback cb = new TestLibrary.VoidCallback() {
@Override
public void callback() {
Thread thread = Thread.currentThread();
daemon[0] = thread.isDaemon();
name[0] = thread.getName();
group[0] = thread.getThreadGroup();
t[0] = thread;
if (thread.isAlive()) {
alive[0] = true;
}
++called[0];
if (THREAD_DETACH_BUG && called[0] == 2) {
Native.detach(true);
}
}
};然后調(diào)用:
Native.setCallbackThreadInitializer(cb, init);
將callback和CallbackThreadInitializer進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
最后調(diào)用callback方法即可：
lib.callVoidCallbackThreaded(cb, 2, 2000, "callVoidCallbackThreaded", 0);
總結(jié)
JNA中的callback可以實(shí)現(xiàn)向native方法中傳遞方法的作用，在某些情況下用處還是非常大的。
本文的代碼：https://github.com/ddean2009/learn-java-base-9-to-20.git
到此這篇關(guān)于java高級用法之:JNA中的回調(diào)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java JNA回調(diào)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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