JNA¶

JNI 与 JNA¶

JNI 的替代者—使用 JNA 访问 Java 外部功能接口

JNI 调用过程¶

先说 JNI(Java Native Interface)吧，有过不通语言间通信经历的一般都知道，它允许 Java 代码和其他语言(尤其 C/C++)写的代码进行交互，只要遵守调用约定即可。首先看下 JNI 调用 C/C++ 的过程，注意写程序时自下而上，调用时自上而下。

可见步骤非常的多，很麻烦，使用 JNI 调用 .dll/.so 共享库都能体会到这个痛苦的过程。如果一个编译好的 .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，最后编写 Java native 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。因此，很少有 Java 程序员愿意编写调用 .dll/.so 库中原生函数的 Java 程序。这也使 Java 语言在客户端上乏善可陈，可以说 JNI 是 Java 的一大弱点！

JNA 调用过程¶

JNA(Java Native Access)是一个开源的 Java 框架，由 Sun 公司推出的一种调用本地方法的技术，是建立在经典的 JNI 基础之上的一个框架。之所以说它是 JNI 的替代者，是因为 JNA 大大简化了调用本地方法的过程，使用很方便，基本上不需要脱离 Java 环境就可以完成。

如果要和上图做个比较，那么 JNA 调用 C/C++ 的过程大致如下：

可以看到步骤减少了很多，最重要的是我们不需要重写我们的动态链接库文件，而是直接调用的 API，大大简化了我们的工作量。

JNA 技术原理¶

JNA 使用一个小型的 JNI 库插桩程序来动态调用本地代码。开发者使用 Java 接口描述目标本地库的功能和结构，这使得它很容易利用本机平台的功能，而不会产生多平台配置和生成 JNI 代码的高开销。

这样的性能、准确性和易用性显然受到很大的重视。

此外，JNA 包括一个已与许多本地函数映射的平台库，以及一组简化本地访问的公用接口。

JNA 是建立在 JNI 技术基础之上的一个 Java 类库，它使得你可以方便地使用 Java 直接访问动态链接库中的函数。

原来使用 JNI，你必须手工写一个动态链接库，在 C 语言中映射 Java 的数据类型。

JNA 中，它提供了一个动态的 C 语言编写的转发器，可以自动实现 Java 和 C 数据类型映射，你不再需要编写 C 动态链接库。

也许这意味着，使用 JNA 技术比使用 JNI 技术调用动态链接库会有些微的性能损失。但总体影响不大，因为 JNA 也避免了 JNI 的一些平台配置的开销。

JNA 技术难点¶

有过跨语言、跨平台开发的程序员都知道，跨语言、跨平台的难点就是不同语言之间数据类型不一致造成的问题。绝大部分跨平台调用的失败都是这个问题造成的。关于这一点，无论何种语言，何种技术方案，都无法解决这个问题。JNA 也不例外。

上面说到接口中使用的函数必须与链接库中的函数原型保持一致，这是 JNA 甚至所有跨平台调用的难点，因为 C/C++ 的类型与 Java 的类型是不一样的，比如 printf 函数在 C 中的原型为：

void printf(const char* format[, arguments]);

你不可能在 Java 中也这么写，Java 中是没有 char* 指针类型额，因此 const char* 转到 Java 下就是 String 类型了。这就是类型映射(Type Mappings)，JNA 官方给出的默认类型映射表如下：

(Default Type Mappings)[https://github.com/java-native-access/jna/blob/master/www/Mappings.md]

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

JNA 能完全替代 JNI 吗¶

这可能是大家比较关心的问题，但是遗憾的是，JNA 是不能完全替代 JNI 的，因为有些需求还是必须求助于 JNI。使用 JNI 技术，不仅可以实现 Java 访问 C 函数，也可以实现 C 语言调用 Java 代码。而 JNA 只能实现 Java 访问 C 函数，作为一个 Java 框架，自然不能实现 C 语言调用 Java 代码。此时，你还是需要使用 JNI 技术。

JNI 是 JNA 的基础，是 Java 和 C 互操作的技术基础。有时候，你必须回归到基础上来。