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java 高级用法之:JNA 类型映射应该注意的问题

作者:程序那些事
  • 2022 年 3 月 30 日
  • 本文字数:2992 字

    阅读完需:约 10 分钟

java高级用法之:JNA类型映射应该注意的问题

简介

JNA 提供 JAVA 类型和 native 类型的映射关系,但是这一种映射关系只是一个大概的映射,我们在实际的应用中还有很多需要注意的事项,本文将会为大家详细讲解在使用类型映射中可能会出现的问题。一起来看看吧。

String

首先是 String 的映射,JAVA 中的 String 实际上对应的是两种 native 类型:const char* 和 const wchar_t*。默认情况下 String 会被转换成为 char* 。


char 是 ANSI 类型的数据类型,而 wchar_t 是 Unicode 字符的数据类型,也叫做宽字符。


如果 JAVA 的 unicode characters 要转换成为 char 数组,那么需要进行一些编码操作,如果设置了 jna.encoding,那么就会使用设置好的编码方式来进行编码。默认情况下编码方式是 "UTF8".


如果是 WString,那么 Unicode values 可以直接拷贝到 WString 中,而不需要进行任何编码。


先看一个简单的例子:


 char* returnStringArgument(char *arg) {  return arg;}
wchar_t* returnWStringArgument(wchar_t *arg) { return arg;}
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上面的 native 代码可以映射为:


String returnStringArgument(String s);WString returnWStringArgument(WString s);
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再来看一个不同的例子,假如 native 方法的定义是这样的:


int getString(char* buffer, int bufsize);
int getUnicodeString(wchar_t* buffer, int bufsize);
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我们定义了两个方法,方法的参数分别是 char* 和 wchar_t*。


接下来看一下怎么在 JAVA 中定义方法的映射:


// Mapping A:int getString(byte[] buf, int bufsize);// Mapping B:int getUnicodeString(char[] buf, int bufsize);
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下面是具体的使用:


byte[] buf = new byte[256];int len = getString(buf, buf.length);String normalCString = Native.toString(buf);String embeddedNULs = new String(buf, 0, len);
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可能有同学会问了,既然 JAVA 中的 String 可以转换成为 char*,为什么这里需要使用 byte 数组呢?


这是因为 getString 方法需要对传入的 char 数组中的内容进行修改,但是因为 String 是不可变的,所以这里是不能直接使用 String 的,我们需要使用 byte 数组。


接着我们使用 Native.toString(byte[]) 将 byte 数组转换成为 JAVA 字符串。


再看一个返回值的情况:


// Example A: Returns a C string directlyconst char* getString();// Example B: Returns a wide character C string directlyconst wchar_t* getString();
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一般情况下,如果是 native 方法直接返回 string,我们可以使用 String 进行映射:


// Mapping AString getString();// Mapping BWString getString();
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如果 native code 为 String 分配了内存空间,那么我们最好使用 JNA 中的 Pointer 作为返回值,这样我们可以在未来某些时候,释放所占用的空间,如下所示:


Pointer getString();
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Buffers,Memory,数组和 Pointer

什么时候需要用到 Buffers 和 Memory 呢?


一般情况下如果是基础数据的数组作为参数传到函数中的话,可以在 JAVA 中直接使用基础类的数组来替代。但是如果 native 方法在方法返回之后,还需要访问数组的话(保存了指向数组的指针),这种情况下使用基础类的数组就不太合适了,这种情况下,我们需要用到 ByteBuffers 或者 Memory。


我们知道 JAVA 中的数组是带有长度的,但是对于 native 方法来说,返回的数组实际上是一个指向数组的指针,我们并不能知道返回数组的长度,所以如果 native 方法返回的是数组指针的话,JAVA 代码中用数组来进行映射就是不合适的。这种情况下,需要用到 Pointer.


Pointer 表示的是一个指针,先看一下 Pointer 的例子,首先是 native 代码:


void* returnPointerArgument(void *arg) {  return arg;}
void* returnPointerArrayElement(void* args[], int which) { return args[which];}
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接下来是 JAVA 的映射:


Pointer returnPointerArgument(Pointer p);
Pointer returnPointerArrayElement(Pointer[] args, int which);
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除了基本的 Pointer 之外,你还可以自定义带类型的 Pointer,也就是 PointerType. 只需要继承 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);
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再看一下字符串数组:


char* returnStringArrayElement(char* args[], int which) {  return args[which];}
wchar_t* returnWideStringArrayElement(wchar_t* args[], int which) { return args[which];}
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对应的 JAVA 映射如下:


String returnStringArrayElement(String[] args, int which);
WString returnWideStringArrayElement(WString[] args, int which);
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对应 Buffer 来说,JAVA NIO 中提供了很多类型的 buffer,比如 ByteBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer,FloatBuffer 和 DoubleBuffer 等。这里以 ByteBuffer 为例,来看一下具体的使用.


首先看下 native 代码:


int32_t fillInt8Buffer(int8_t *buf, int len, char value) {  int i;
for (i=0;i < len;i++) { buf[i] = value; } return len;}
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这里将 buff 进行填充,很明显后续还需要使用到这个 buffer,所以这里使用数组是不合适的,我们可以选择使用 ByteBuffer:


int fillInt8Buffer(ByteBuffer buf, int len, byte value);
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然后看下具体怎么使用:


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)); }
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可变参数

对于 native 和 JAVA 本身来说,都是支持可变参数的,我们举个例子,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;}
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对应的 JAVA 方法映射如下:


public int addVarArgs(String fmt, Number... args);
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相应的调用代码如下:


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

本文介绍了在使用 JNA 方法映射中应该注意的一些细节和具体的使用问题。


本文的代码:https://github.com/ddean2009/learn-java-base-9-to-20.git


本文已收录于 http://www.flydean.com/05-jna-type-mapping-details-md/

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发布于: 2022 年 03 月 30 日阅读数: 15
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