JAVA如何调用C/C++动态库

一、调用方式：

JAVA调用C/C++动态库有很多方法，常用的有JNI（Java Native Interface）、JNA（Java Native Access）。

• JNI：早在JAVA1.1版本就开始支持，它定义了一种公用的语法，当java和c/c++双方都遵循该语法时，可以互相调用。所以使用JNI不能直接调用一般的C/C++库，而必须借助于一个中间动态库，该中间动态库实现了JAVA-JNI语法-C/C++的转换（或者你所调用的动态库原生就封装了JNI）。如果对C++稍微懂一点，其实使用起来也不难。

• 作者：宋清日
  链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/465601205
  来源：知乎
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  java通过JNI（Java Native Interface）与其他语言编写的代码进行交互。

  

  JNI工作示意图（网上下载的）

  Java要调用第三方动态库，通俗点说就是需要将这个第三方动态库按照Java语言的要求再封装一次，变成Java可以调用的新动态库，这个新动态库去调用原始的动态库。

• 编写带有native声明的方法的Java类，该方法要与真正调用的动态库的方法和参数和返回值均一致。（直接用IDEA新建Java项目）

• package com.JniDemo;
  
  public class JniDemo {
      static {
          System.load("/root/Jni_Lib/libJniDemo.so");
      }
  
      public native int add(int a, int b);
      public native String print(String msg);
  
      public static void main(String[] args)
      {
          JniDemo demo = new JniDemo();
          demo.print("11");
      }
  }

  2. 编译Java类生成.class文件。（build一下创建的project）

  3. 使用javah生成JNI头文件。

  

  每次头文件有改动的话，直接用工具重新生成，比较方便。

  4. 拿到生成的头文件。

  /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
  #include <jni.h>
  /* Header for class com_JniDemo_JniDemo */
  
  #ifndef _Included_com_JniDemo_JniDemo
  #define _Included_com_JniDemo_JniDemo
  #ifdef __cplusplus
  extern "C" {
  #endif
  /*
   * Class:     com_JniDemo_JniDemo
   * Method:    add
   * Signature: (II)I
   */
  JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_JniDemo_JniDemo_add
    (JNIEnv *, jobject, jint, jint);
  
  /*
   * Class:     com_JniDemo_JniDemo
   * Method:    print
   * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
   */
  JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_JniDemo_JniDemo_print
    (JNIEnv *, jobject, jstring);
  
  #ifdef __cplusplus
  }
  #endif
  #endif
  

  以上就完成JNI头文件的生成，在小编看来上面这些步骤Linux与window都一样，都是生成了Java可以调用的C++头文件，至于后面调用window的dll库或者Linux上的so库，才会有区别。

  5. 新建C++动态库项目（Linux）

  新建的动态库项目首先要包含三个文件，首先就是生成的JNI头文件com_JniDemo_JniDemo.h，另外两个是jni.h（在JDK目录的include目录下，/usr/java/jdk1.8.0201/include/jni.h）和 jni_md.h（在JDK目录的include的linux目录下，/usr/java/jdk1.8.0_201/include/linux/jni_md.h）。

  后面两个文件可以直接复制到你的动态库项目里面，不用再配置文件路径了，比较方便，另外一个小细节可以注意一下，com_JniDemo_JniDemo.h文件中包含jni.h头文件的时候用的是#include <jni.h>， 如果把文件考到项目中，则需要改成#include "jni.h"。

  

  6. 新建JniDemo.cpp文件，编译生成动态库。

  #include "com_JniDemo_JniDemo.h"
  #include <iostream>
  #include <string>
  
  using namespace std;
  
  JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_JniDemo_JniDemo_add
    (JNIEnv *env, jobject job, jint a, jint b)
  {
      jint c;
      c = a + b;
      return c;
  }
  
  JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_JniDemo_JniDemo_print
    (JNIEnv * env, jobject job, jstring s)
  {
      char str[] = "welcome";
      
      std::string hello = "hello form c++";
      
      cout << hello << endl;
      
      return env->NewStringUTF(hello.c_str());
  }

  7. 将生成的动态库放到第一步指定的路径下。（/root/Jni_Lib/libJniDemo.so）

  8. 运行Java程序。

  

• JNA：在C#中，使用[DLLImport]可以非常方便的调用原生的C/C++动态库，所以sun公司开发了JNA来使JAVA可以像C#一样方便的调用动态库。不过在使用过程中感觉内部原理还是使用了JNI的语法库。不过至少对于我们不懂C++的来说，可以直接调用原生的动态库，而不需要再去生成一个C++的中间动态库了。

所以这次在尝试了JNI之后还是选择了JNA。

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二、关于x32和x64：

如果C/C++动态库使用x32，那必须运行在x32的Tomcat上，并且使用x32的JRE。所以如果不幸拿到股东动态库，未提供x64版本，那只能单独部署x32服务器提供对应的接口，而x64主站点通过http方式调用该接口程序来访问动态库。

如果在x64Tomcat上加载x32版本动态库，将得到如下错误信息：

"Can't load IA 32-bit .dll on a AMD 64-bit platform"

调用方法及DLL存放位置：

先来简单的看一下JNI和JNA两种方式加载动态库的代码：

JNI:

public class ImportDllTest {
    //加载动态库
    static{
        //通过决定地址加载动态库
        //System.load("d:\\C2JavaTest.dll");
        //通过库名加载动态库，不加.dll后缀，自适应.dll和liunx平台的.so
        System.loadLibrary("C2JavaTest");
    }
    //定义动态库接口方法
    public native String subString(String str, int startIndex, int length);

    public static void main(String[] args){
        ImportDllTest importDll = new ImportDllTest();
        String str = importDll.subString("test",1,2);
    }
}

JNA:

引用JNA包

<dependency>
    <groupId>com.sun.jna</groupId>
    <artifactId>jna</artifactId>
    <version>3.0.9</version>
</dependency>

定义接口类，继承com.sun.jna.Library

//必须继承com.sun.jna.Library
public interface ImportDllTest extends Library {

    //加载动态库，使用动态库名称加载，不带.dll后缀，会自动识别liunx环境下的.so库。也可以使用决定地址加载动态库
    public static ImportDllTest Instance = (ImportDllTest) Native.loadLibrary("C2JavaTest", ImportDllTest.class);

    //定义动态库接口方法
    String subString(String str, int startIndex, int length);

    
    public class Main{
        public static void main(String[] args){
            String str = ImportDllTest.Instance.subString("test",1,2);
        }
    }
}

关于是否加载到动态库：

两种加载动态库都可以使用动态库名称或者绝对路径来加载，在调试过程中，JNA如果没找到动态库并不会给出明确的提示，而JNI的加载方法会明确抛出找不到动态库的异常，所以即使是使用JNA方式，但在一开始不确定是否将动态库放在了正确位置，是否成功的加载了动态库的时候可以借助于JNI的Systetm.loadLibrary来协助判断是否成功的加载了对应的动态库。
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三、动态库位置：

加载动态库都可以使用决定地址来加载。但本次项目加载的动态库会需要调用同级目录下的配置文件，使用绝对地址的方式我是没能成功的加载到配置文件（因为也不清楚动态库里实际加载配置文件的具体实现）。使用动态库名称加载，那动态库到底应该放在哪里，网上查了很多资料，有放system32的，有放jdk/jre的，有放tomcat里的，有放环境变量配置里的。在追求尽量不给后续运维造成太大困扰（放系统system32，或jdk/jre，部署时很容易忘记或错乱），尽可能找最优的方案。
最后我借助于动态库生成的日志文件，来判断默认加载动态库的路径：

应用程序：

Main方法测试时，动态库及配置文件需要放到运行时选择的工作目录下。

动态库和配置文件要放在：

同时生成的日志文件也将会在该目录下

Tomcat部署程序

Tomcat部署时，尝试过很多方式，但是最后选择了Tomcat的bin目录

cd Tomcat/bin

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四、JAVA与C/C++参数对应

java的char是2字节，byte是1字节；c/c++的char是1字节；

作为JAVA传入C/C++参数：

作为JAVA中传入，C/C++里out的参数：

调用是要先将定义的byte数组空间定义好，c++中才可以在已经定义的空间中写值。

//out参数长度8字节内容
byte[] out_param = new byte[8];

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五、总结

• 可以借助于JIN确定动态库是否能正确加载到。如果动态库不需要配置文件，完全可以使用决定路径来进行加载。
• 明确动态库的版本，是x32还是x64。不同版本要使用对应的tomcat和jre。
• 确定传递参数类型，java中一定要记得不可以使用char来和c++的char交互，一定是要byte或String（为什么String可以，猜测可能JIN或JNA在内部转换成了byte）。
• 最后如果动态库能有人员配合一起调试，那是一个美好的事情。
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这次把成功的几个关键点调用整理在此。本次项目也是因为调用的古董动态库，没有文档，没有错误说明，所有返回都靠猜测，所以不确实是java调用问题还是本身业务问题。前前后后折腾好几周，最后总算还是有了一个好的结果。

以上有任何不对的地方，敬请指正。