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Java的JNA类型映射注意细节及使用方法

String首先是String的映射,JAVA中的String实际上对应的是两种native类型:constchar*和constwchar_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unicodecharacters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WSt

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    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;
    }

    上面的native代码可以映射为:

    String returnStringArgument(String s);
    WString returnWStringArgument(WString s);

    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);

    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);

    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);

    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 directly
    const char* getString();
    // Example B: Returns a wide character C string directly
    const wchar_t* getString();

    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 A
    String getString();
    // Mapping B
    WString getString();

    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();

    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];
    }

    接下来是JAVA的映射:

    Pointer returnPointerArgument(Pointer p);
    Pointer returnPointerArrayElement(Pointer[] args, int which);

    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);

    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];
    }

    对应的JAVA映射如下:

    String returnStringArrayElement(String[] args, int which);
    
    WString returnWideStringArrayElement(WString[] args, int which);

    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;
    }

    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);

    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));
            }

    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;
    }

    对应的JAVA方法映射如下:

    public int addVarArgs(String fmt, Number... args);

    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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