JAVA JNA

本文介绍Java Native Access(JNA)技术,对比JNI,展示如何使用JNA调用本地方法,包括定义DLL接口、数据类型及异常处理。

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JNA支持的JAVA和本地代码之间的映射关系

Native Type    Size    Java Language Type    Common Windows Types
char     8-bit integer     byte     BYTE, TCHAR
short     16-bit     short     short WORD
wchar_t     16/32-bit character     char     WCHAR, TCHAR
int     32-bit integer     int     DWORD
int     boolean value     boolean     BOOL
long     32/64-bit integer     NativeLong     LONG
long long, __int64     64-bit integer     long      
float     32-bit FP     float      
double     64-bit FP     double      
char*     C string     String     LPTCSTR
void*     pointer     Pointer     LPVOID, HANDLE, LPXXX


使用JNA替代JNI调用本地方法

JNA全称是Java Native Access,是Sun推出的一种调用本地方法技术,比起它的同门师兄JNI,JNA大大简化了调用本地方法的过程,使用也比较方便, JNA是在JNI的基础上完善的,用青出于蓝而胜于蓝来形容一点不为过,下面看一下JNI的调用过程:   

使用JNI你得完成上面这些步骤,比较麻烦,而是用JNA就省事多了,基本上不需要脱离Java环境就可以完成。

JNA项目主页是https://jna.dev.java.net/, 目前最新的版本是3.2.4 。下载时记得将自带的Example.jar 也下载下来,这个里面提供了一些JNA的例子,通过这个能够更快的了解JNA。

使用JNA的调用本地方法的时候需要自定义数据结构,下面我们通过调用Windows提供的的锁定工作站方法来了解一下JNA。

1、首先查询Windows API知道锁定工作站的方法在user32.dll中定义,接下来定义一个接口来继承JNA的Library.java接口,用作声明DLL库文件,这里我们就把它命名为User32:     
public interface User32 extends Library {}

2、查询user32.dll提供的API得知锁定工作方法是LockWorkStation,返回类型是boolean型,在User32.java中新增相应的方法:
boolean LockWorkStation();
这样我们的User32.java这个类就定义好了。接下来我们写测试程序进行调用。

3、编写测试类比如LockWorkStation.java,首先通过JNA的Native类加载对应的dll:    
User32 user32 = (User32) Native.loadLibrary("user32", User32.class);

然后就可以调用LockWorkStation方法了,完整代码如下:     
public class LockWorkStation {
public static void main(String[] args) {
    User32 user32 = (User32) Native.loadLibrary("user32", User32.class);
    user32.LockWorkStation();
}
}

这里说明一下loadLibrary方法中第一个参数是需要加载的dll文件名称,第二个参数的作用是让JNA使用这个类的加载器去加载DLL文件,加载顺序是,先从Users.class类的当前文件夹找,如果没有找到,再在工程当前文件夹下面找win32/win64文件夹,找到后搜索对应的dll文件,如果找不到再到WINDOWS下面去搜索,再找不到就会抛异常了。以TWAINDSM.dll将文件放到工程的根文件夹可以按照下面这个格式放:
上面的User32定义的是dll库文件,有时会碰到比如HANDLE、POINT、WORD和MSG等数据类型,有些数据类型JNA中没有提供,需要自己定义,根据作用的不同,定义的时候继承的父类也不一样,比如HANDLE定义方法是:
class HANDLE extends PointerType {
    private boolean immutable;
    public HANDLE() { }
    public HANDLE(Pointer p) { setPointer(p); immutable = true; }
    public Object fromNative(Object nativeValue, FromNativeContext context) {
      Object o = super.fromNative(nativeValue, context);
      if (INVALID_HANDLE_VALUE.equals(o))
            return INVALID_HANDLE_VALUE;
      return o;
  }
    public void setPointer(Pointer p) {
        if (immutable)
            throw new UnsupportedOperationException("immutable reference");
        super.setPointer(p);
    }
}
HANDLE被定义为类型安全的指针。而POINT用作表示坐标,不需要这么复杂,定义方式为:
class POINT extends Structure {
    public int x, y;
    public POINT() { }
    public POINT(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; }
}

使用JNA的过程中也不一定会一帆风顺,比如会抛出”非法内存访问”,这时候检查一下变量是否==null。还有内存对齐的问题,当从内存中获取图片信息进行保存的时候,如果内存对齐处理不好,就会抛出很严重的异常,导致JVM异常退出,JNA提供了四种内存对齐的方式,分别是:ALIGN_DEFAULT、ALIGN_NONE、ALIGN_GNUC和ALIGN_MSVC。ALIGN_DEFAULT采用平台默认的对齐方式(推荐);ALIGN_NONE是不采用对齐方式;ALIGN_GNUC为针对linux/gcc操作系统的对齐方式。ALIGN_MSVC为针对win32/msvc架构的内存对齐方式。

JNA也提供了一种保护机制.比如防止JNA出现异常不会导致JVM异常退出,默认是开启这个功能的,开启方式为 System.setProperty(“jna.protected”,”true”); 记得要在JNA加载dll文件之前调用,然后try {...} catch(Throwable e)异常,不过你也不要期望过高,不要以为加上这个就万事大吉,出现”非法内存访问”的时候还是会束手无策。JNA也提供了一种保护机制.比如防止JNA 出现异常不会导致JVM异常退出,默认是开启这个功能的,开启方式为 System.setProperty(“jna.protected”,”true”); 记得要在JNA加载dll文件之前调用,然后try {...} catch(Throwable e)异常,不过你也不要期望过高,不要以为加上这个就万事大吉,出现”非法内存访问”的时候还是会束手无策。

<think>好的,我需要回答用户关于如何在Java项目中使用Java Native Access(JNA)的问题。首先,我得回忆一下JNA的基本概念和主要用途。JNA允许Java程序直接调用本地库(如C/C++编写的DLL或.so文件)而无需编写JNI代码,这简化了本地方法调用。 用户提供的引用内容中提到了一些关键点,比如引用[1]提到了如何指定最新版本的JNA依赖,引用[2]和[3]展示了使用JNA进行对象访问和错误处理的示例代码。我需要整合这些信息,确保回答结构清晰,步骤明确。 首先,应该从添加JNA依赖开始,用户可能使用Maven或Gradle,所以需要给出两种构建工具的配置示例。然后,需要解释如何定义本地接口,包括如何映射Java方法与本地库函数。这里需要提到Library接口和NativeLibrary的使用,以及如何声明方法签名。 接下来,需要提供调用本地方法的步骤,包括加载库和调用方法的具体代码示例。用户提供的代码片段中有涉及Pointer类和错误处理的例子,这可能需要在常见问题或注意事项中提及,比如内存管理和平台兼容性问题。 另外,用户引用中的C++对象访问和错误处理(如LOG.error的使用)提示了在集成JNA时需要注意异常处理和资源管理。因此,在回答中应包含这些最佳实践,帮助用户避免常见错误。 还需要生成相关问题,可能涉及性能优化、与JNI的比较、类型映射处理以及错误调试技巧等。这些问题应该围绕用户可能进一步探索的方向展开。 最后,确保整个回答符合格式要求:行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,正确使用LaTeX语法,用中文回答,引用标识自然添加在引用的段落末尾。检查是否有遗漏的引用点,确保每个引用都准确对应。 现在整理这些思路,分步骤详细说明JNA的使用方法,并确保各部分之间有逻辑衔接,帮助用户逐步理解和应用JNA。</think>### Java Native Access (JNA) 集成与使用指南 #### 1. 添加 JNA 依赖 在 Java 项目中,首先需通过 Maven 或 Gradle 添加 JNA 依赖。最新版本可参考 [Maven Central](https://mvnrepository.com/artifact/net.java.dev.jna/jna): ```xml <!-- Maven 示例 --> <dependency> <groupId>net.java.dev.jna</groupId> <artifactId>jna</artifactId> <version>5.13.0</version> </dependency> ``` 若需调用平台相关库,还需添加 `jna-platform`: ```xml <dependency> <groupId>net.java.dev.jna</groupId> <artifactId>jna-platform</artifactId> <version>5.13.0</version> </dependency> ``` 引用[1]中已强调需同时指定 `jna` 和 `jna-platform`[^1]。 #### 2. 定义本地接口 使用 JNA 需通过 Java 接口映射本地库函数。例如,调用 C 标准库的 `printf`: ```java import com.sun.jna.Library; import com.sun.jna.Native; public interface CLibrary extends Library { CLibrary INSTANCE = Native.load("c", CLibrary.class); int printf(String format, Object... args); } ``` - `Native.load("c", CLibrary.class)` 加载系统默认的 C 库(如 Linux 的 `libc.so`)。 - 方法签名需与本地函数一致(参数类型、返回类型)。 #### 3. 调用本地方法 加载接口后直接调用方法: ```java public class JNADemo { public static void main(String[] args) { int result = CLibrary.INSTANCE.printf("Hello, JNA! %d\n", 42); System.out.println("printf returned: " + result); } } ``` #### 4. 处理复杂数据类型 若需传递结构体或指针,需在 Java 中定义对应类。例如引用[2]中的 `Pointer` 类: ```java import com.sun.jna.Pointer; import com.sun.jna.Structure; @Structure.FieldOrder({"x", "y"}) public class Point extends Structure { public int x; public int y; } // 使用示例 Point point = new Point(); point.x = 10; point.y = 20; ``` 通过 `Structure` 类可自动处理内存对齐和偏移,简化跨平台开发[^2]。 #### 5. 错误处理 调用本地函数后,可通过 `Native.getLastError()` 获取错误码,如引用[3]所示: ```java if (someNativeCall() != 0) { LOG.error("Native call failed. Error: {}", Native.getLastError()); } ``` 需注意线程安全性和错误码的及时获取[^3]。 #### 6. 常见问题与优化 - **库加载路径**:若库不在默认路径,需通过 `jna.library.path` 指定。 - **性能**:频繁调用本地方法可能影响性能,建议批量处理数据。 - **内存管理**:JNA 自动管理 `Structure` 对象内存,但手动分配需调用 `Pointer.free()`。
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