2019-06-20 • 技术阅读

JAR使用JNA并打包dll

搞Java的同学应该都清楚，Java与C++交互方式是通过DLL，使用JNI技术，也就是现在Android上最常用的方式，但其实现在有更高层次的封装了，那就是JNA方式。虽然JNA使用很简单，但是发布却比较麻烦，特别是参考网上的文章基本很少有正确的方法，本文将详述正确的方法。

JNA的使用

JNA(Java Native Access)框架是一个开源的Java框架，是SUN公司主导开发的，建立在经典的JNI的基础之上的一个框架。JNA框架解决了JNI需要额外编写动态库代码与Java交互的工作，可以直接使用其他语言提供的动态库，开发人员只要在一个Java接口中描述目标native library的函数与结构，JNA将自动实现Java接口到native function的映射，大大降低了Java调用本体共享库的开发难度。

使用JNA在引入JNA的JAR之后，只需要定义接口，类似如下

public interface Clibrary extends Library {
    //加载libfoo.so或foo.dll链接库
    Clibrary INSTANTCE = (Clibrary)Native.load("foo", Clibrary.class);

    int foo();//此方法为链接库中的方法
}

上面是对接口的定义，其中加载的那行的库名称为 foo，在Linux平台上为 libfoo.so 在windows平台为 foo.dll，熟悉两个平台的开发的都应该比较清楚。然后后面是具体的动态库导出函数的接口定义，注意一些数据类型的转换，比如C中的 const char[] 应该使用Java的 byte[] 类型，不能使用Java的 char[] 类型。

调用方的代码也很简单，类似

public void test() {
    int ret = Clibrary.INSTANTCE.foo();
}

JNA的封装

一般我们希望在动态库的基础上封装Java接口，毕竟直接调用动态库接口不是太方便，包括一些错误处理什么的等等，都可以转换成Java的方式。然后最终将封装库额外加动态库一起封装成一个JAR对外提供。

这里面涉及到两方面的问题，第一是打包动态库到JAR中，这个倒不是很难，网络上有大量的文章可参考，此处就不再赘述了。

另外就是如何才能让JNA加载到动态库，我们知道JNA加载的方式有两种，第一种就是类似上面的直接给传递一个库名称，JNA自动在 classpath 查找，如果将动态库拷贝到运行环境的 classpath 上就能加载。另一种就是加载绝对路径的动态库。

但是由于打包之后动态库实际上存在JAR包之中，并不存在于本地的文件系统上，因此只需要想办法将动态库释放出来，然后使用第二种方式加载即可。释放其实可以通过 getResourceAsStream 读取到文件，而 Clibrary.class.getResourceAsStream 就是从当前JAR读取文件，路径 / 表示JAR包根目录，参照真实路径进行修改，具体可以通过压缩软件把JAR打开查看目录结构。一般可以将文件释放到 temp 路径去，然后返回释放后的文件的绝对路径给JNA加载，我采用了类似下面的代码实现功能

private synchronized static String extractLibrary(String libName) {
    String systemType = System.getProperty("os.name");
    String libPrefix = (systemType.toLowerCase().indexOf("win")!=-1) ? "" : "lib";
    String libExtension = (systemType.toLowerCase().indexOf("win")!=-1) ? ".dll" : ".so"; 
    String libFullName = libPrefix + libName + libExtension;
    String nativeTempDir = System.getProperty("java.io.tmpdir"); 
 
    File extractedLibFile = new File(nativeTempDir + File.separator + libFullName);
    InputStream in = Clibrary.class.getResourceAsStream("/lib/" + libFullName);
    if(!extractedLibFile.exists()){
        try(               
            BufferedInputStream reader = new BufferedInputStream(in);
            FileOutputStream writer = new FileOutputStream(extractedLibFile);
        ) {  
            byte[] buffer = new byte[1024];
            while(true){
                int len = reader.read(buffer);
                if(len == 0 || len == -1)
                    break;

                writer.write(buffer, 0, len);
            }
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

    return extractedLibFile.getAbsolutePath();
}

有上面这样的代码逻辑后，JNA加载动态库的代码相应变为

Clibrary INSTANTCE = (Clibrary)Native.load(extractLibrary("foo"), Clibrary.class);

其他一些问题

上面实现了基本逻辑后，基本满足了对外提供功能的需要。但是Java是跨平台的语言，上面的做法只能满足一个平台，这其中的主要原因是我们提供的动态库，如果我们提供了Win32平台的dll，这个JAR就能在Win32系统上的Java上运行，类似的Java运行时对32位和64位还有要求，因此如果要满足大部分的需求，比较好的办法是将支持的平台的所有动态库打包到一起，在上面的释放代码处进行判断具体的平台来释放需要的文件，而且文件最终要路径唯一，就可以适应各种平台。

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JAR使用JNA并打包dll

JNA的使用

JNA的封装

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