最近在UMStor的开发过程中，需要写一个C/C++库的JavaSDK。试想，如果用Java完完全全重新写一个对应的SDK，不免工作量太大，于是我搜了一下，是否有可能让Java访问C/C++库中的接口(.dll,.so)。
JNI
JNI(JavaNativeInterface)是一种技术，通过这种技术可以做到以下两点：
Java程序中的函数可以调用Native语言写的函数，Native一般指的是C/C++编写的函数。
Native程序中的函数可以调用Java层的函数，也就是在C/C++程序中可以调用Java的函数。
我们都知道承载Java世界的虚拟机是用Native语言写的，而虚拟机又运行在具体平台上，所以虚拟机本身无法做到平台无关。然而，有了JNI技术，就可以对Java层屏蔽具体的虚拟机实现上的差异了。这样，就能实现Java本身的平台无关特性。其实Java一直在使用JNI技术，只是我们平时较少用到罢了。
JNI的使用并不简单，如果已有一个编译好的.dll/.so文件，如果使用JNI技术调用，我们首先需要使用C语言另外写一个.dll/.so共享库，使用SUN规定的数据结构替代C语言的数据结构，调用已有的dll/so中公布的函数。然后再在Java中载入这个库dll/so，最后编写Javanative函数作为链接库中函数的代理。经过这些繁琐的步骤才能在Java中调用本地代码。
JNA
JNA(JavaNativeAccess)是建立在JNI技术基础之上的一个Java类库，它使我们可以方便地使用Java直接访问动态链接库中的函数。我们不需要重写我们的动态链接库文件，而是有直接调用的API，大大简化了我们的工作量。但是JNA一般只适用于较为简单的C/C++库，如果接口、数据结构复杂的话就不推荐。而且JNA也只提供了C/C++对Java的接口转化。
SWIG
SWIG(SimplifiedWrapperandInterfaceGenerator)，是一款开源软件，其目的是将C/C++编写的函数库封装成其他语言的接口，包括:Java,Python,Perl,Ruby,C#,PHP等诸多主流编程语言。SWIG底层仍然还是JNI，如果我们只是要访问简单的C/C++接口，那么JNA更合适；但是如果接口较为复杂，那SWIG就是最佳方案。
我所要面对的C/C++库的接口比较复杂，用到了不少自定义的结构体，按理说我应该使用SWIG才对，不过由于一些原因，我还是使用了JNA来开发这个JavaSDK，算是给自己挖了一个不小的坑。
本文会着重介绍如何用JNA传递复杂的数据结构，因此JNA的入门教程在这里不再赘述，大家可以自行百度，应该一搜一大把。
基本类型对照表
下表是JNA给出的基本类型的C语言和Java类型对照表：
这张对照表一般已经能够满足跨平台、跨语言调用的数据类型转换需求，因为如果我们要做跨语言调用，应当尽量使用基本和简单的数据类型，而不要过多使用复杂结构体传递数据，因为C语言的结构体中，每个成员会执行对齐操作与前一个成员保持字节对齐，也就是说，成员的书写顺序会影响结构体占用的空间大小，因此会在Java端定义结构体时会造成不小的麻烦。
比如，如果跨语言调用的函数中参数包含stat这个结构体：我们都知道，stat这个结构体是用来描述linux文件系统的文件元数据的基本结构，但麻烦的是，这个结构体的成员定义次序在不同的机型上并不相同，如果我们在Java端重写这个结构体，会产生兼容性问题。
结构体定义
有时候我们需要在Java端访问某个C/C++结构体中的成员，我们就需要在Java端复写这个结构体，在复写的时候需要注意两点：
需要在结构体定义中定义2个内部类ByReference和ByValue，来实现指针类型接口和值类型接口；
重写getFieldOrder()来告诉C/C++的成员取值次序。
下面我们通过一个栗子来看一下在Java只不过怎么模拟定义一个C/C++结构体：
C/C++代码
typedefstructA{B*b;void*args;intlen;};typedefstructB{intobj_type;};
Java代码
/*结构体A定义*/publicstaticAextendsStructure{//构造函数定义publicA(){super();}publicA(Pointer_a){super(_a);}//结构体成员定义publicB.ByReferenceb;PointerByReferenceargs;intlen;//添加2个内部类，分别实现指针类型接口、值类型接口publicstaticclassByReferenceextendsAimplementsStructure.ByReference{}publicstaticclassByValueextendsAimplementsStructure.ByValue{}//定义取值次序，需要与C/C++中对齐，不然会出现NoSuchFieldError
OverrideprotectedListgetFieldOrder(){returnArrays.asList(newString[]{"b","args","len"});}}/*结构体B定义*/publicstaticBextendsStructure{publicB(){super();}publicB(Pointer_b){super(_b);}intobj_type;publicstaticclassByReferenceextendsBimplementsStructure.ByReference{}publicstaticclassByValueextendsBimplementsStructure.ByValue{}OverrideprotectedListgetFieldOrder(){returnArrays.asList(newString[]{"obj_type"});}}结构体传递
如果需要在Java端访问某个结构体的成员，需要使用ByReference(指针、引用)或是ByValue（拷贝参数）；如果只是起到数据传递，不关心具体内部结构，可以使用PointerByReference和Pointer。
test_myFun(structAa)
test_myFun(A.ByValuea)
test_myFun(structA*a)
test_myFun(A.ByReferencea)
test_myFun(structA**a)
test_myFun(A.ByReference[]a)
test_myFun(Aa)
test_myFun(Pointera)
test_myFun(A*a)
test_myFun(PointerByReferencea)
test_myFun(A**a)
test_myFun(PointerByReference[]a)
回调函数
我们有时候会在C/C++中加一个带回调函数的函数，例如：
typedefbool(*test_cb)(constchar*name);inttest_myFun(test_cbcb,constchar*name,uint32_tflag);
如果我们需要在Java端调用test_myFun函数，则我们需要在Java端定义一个与test\_cb相同的回调接口:
publicinterfacetestCallbackextendsCallback{//invoke对应test_cb，注意参数顺序需要保持一致booleaninvoke(Stringname);}
定义该回调接口的实现:
publicclasstestCallbackImplimplementstestCallback{
Overridepublicintinvoke(Stringname){System.out.printf("InvokeCallback"+name+"successfully!");returntrue;}}test_myFun函数Java端定义：
inttestMyFun(Callbackcb,Stringname,intflag);
调用实例：
intrc=testMyFun(newtestCallbackImpl(),"helloworld",1);
总结
“其实我们可以看到，JNA使用的主要难点在于结构体定义和传递，只要弄清楚如何对付结构体，剩下的事情也就水到渠成了。说了这么多，其实就想告诉大家，在做跨语言调用时，尽量还是要封装一下函数、结构体，让数据传递时更为简单。
”—END—
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