Java工作笔记：工作中使用JNA调用C++库的一些细节

1.调用本地接口：

先看最基本的调用代码：

public interface testFunction extends Library{  
	testFunction INSTANCE = (testFunction) Native.loadLibrary(Platform.isWindows() ? "win_sdk" : "linux_sdk", testFunction.class);    
	int SDK_init(); 
	int SDK_Login(byte[] szUserLoginName, byte[] szPassword, String szIpAddress, SDKStructure.LOGIN_INFO_S pstSDKLoginInfo); 
}

调用C++  DLL库的接口时一般继承Library类就可以了，但如果DLL文件是用stdcall编译的话，DLL中的函数名变为“_functionname@number”这样的形式，所以添加继承这个类会提示Error looking up function 'SDK_init'。这时候就要继承StdCallLibrary这个类了。 
可是！这里我想说，有时候 JNA就算继承StdCallLibrary类还是有可能提示找不到函数。我就遇到了，网上查了各种办法都没有解决（如果有人知道有效的解决办法还请告知啊）。于是我要求公司提供C库的程序员给我提供cdecl编译的库，我也写过C++代码，方法就是把cpp文件和h文件里面的__stdcall换成__cdecl。 
当然linux下就没有出现过这样的问题，上面的例子中根据不同的操作系统调用不同名字的库。

注意SDK_Login()这个函数，下面是C++的代码：

__declspec( dllexport ) ULONG_32 STDCALL SDK_Login 
( 
    IN  CHAR           szUserLoginName[IMOS_NAME_LEN], 
    IN  CHAR           szPassword[IMOS_PASSWD_ENCRYPT_LEN], 
    IN  CHAR           szIpAddress[IMOS_IPADDR_LEN], 
    OUT LOGIN_INFO_S   *pstSDKLoginInfo 
); 

是不是很奇怪，CHAR类型的变量，在转成java的时候，既有byte[]类型也有String类型？因为中文编码，当szUserLoginName变量为中文时（支持中文用户名登录），在传输过程中总会出现各种各样的问题，最后按照UTF8编码转换成byte[]类型，再往下传就没什么问题了。

2.结构体和java间的转换： 
同样先看代码：

/** 
* @struct tagLoginInfo 
* @brief 用户登录信息结构体 
* @attention 无 */
public static class LOGIN_INFO_S extends Structure {
    public USER_LOGIN_ID_INFO_S stUserLoginIDInfo= new USER_LOGIN_ID_INFO_S();
    public byte[] szOrgCode  = new byte[48];
    public byte[] szDomainName  = new byte[64];
    public int ulDomainType;
    public LOGIN_INFO_S() {
    }  
	@Override    
	protected List<String> getFieldOrder() {   
	return Arrays.asList(new String[]{"stUserLoginIDInfo","szOrgCode","szDomainName","ulDomainType",}); 
	}
}

C++ 代码：

typedef struct tagLoginInfo 
{ 
    USER_LOGIN_ID_INFO_S stUserLoginIDInfo; 
    CHAR szOrgCode[48]; 
    CHAR szDomainName[64]; 
    ULONG_32 ulDomainType; 
}LOGIN_INFO_S; 

其中getFieldOrder()方法中的内容必填完整，字符串数字中的值必须和结构体中的成员名一一对应，成员必须是public。记住这三个必须，否则运行时会抛异常。这个是在jna 4.2.2中新加的，在jna3.*中没有强制要写这部分，但是在运行中也会出现问题，但是不会抛异常，然后一脸懵逼。。。 
类型转换的时候，注意要把char换成byte[]，声明并且new好长度。结构体中有结构体也要new好。为什么？留个念想，这个后面再说。 

3.回调推送信息处理 
回调相对比较复杂一点，先看C++代码的头文件中相关内容：

typedef  VOID (STDCALL *CALL_BACK_PROC_PF)( IN VOID *pParam); 

声明了一个函数指针。

__declspec( dllexport ) ULONG_32 STDCALL IMOS_RegCallBackPrcFunc 
( 
    IN ULONG_32           LoginID, 
    IN CALL_BACK_PROC_PF pfnCallBackProc 
); 

这里不讨论C++回调的实现。我们只知道，我们需要通过该函数，获取C那边的推送消息就可以了。可以看出该函数的入参有一个函数指针。那么这种指针是怎么在java中使用呢？ 
Java的调法： 
首先，在testFunction接口中加一个内部类接口和C++中的CALL_BACK_PROC_PF对应（入参类型使用jna自带的Pointer类）该接口继承jna库中的CallBack接口： 

interface CALL_BACK_PROC_PF extends Callback {
   void invoke(Pointer pParam);
}

然后，继承该接口写一个新类来获取推送过来的信息（以告警相关的信息举例）： 

public static class AS_ALARMPUSH_UI_S extends Structure {
   	public byte[] szAlarmSrcName = new byte[64];    
	public byte[] szAlarmTime  = new byte[32];    
	public AS_ALARMPUSH_UI_S() { 
	}    
	@Override
   	protected List<String> getFieldOrder() {
		return Arrays.asList(new String[]{"szAlarmSrcName","szAlarmTime"});
   	}
}

最后调用：

pfnCallBackProc = new SingleCallBackProcPF();
ret = testFunction.INSTANCE.IMOS_RegCallBackPrcFunc(LoginID, pfnCallBackProc);
if (0 != ret) {
    System.out.println(serverIP + ":" + serverPort + "]注册推送信息处理的回调函数失败,返回错误码:" + ret);   
	return;
}

灵活处理C++和Java之间的转换： 

Java和C++中都有用到指针的概念，只是Java对指针又重新封装了一层，让人基本感觉不到指针的存在。但是个人认为对指针的进一步理解，是对Java的学习很有帮助的，尤其是C++和Java之间转换这一块。 
这就是之前为什么说要把char换成byte[]，声明好长度。因为要保持C++和Java两边声明结构体的时候内存大小相等，这样每个成员变量的指针才能一一对应。 
当遇到C++函数中的入参出现结构体数组，或者结构体中出现结构体数组的时候，使用常用的方法给数组中每一项new一下是错误的。 

LOGIN_INFO_S [] stu = new LOGIN_INFO_S [3]; 
for(int i = 0; i < 3; i ++)
{
   stu[i] = new LOGIN_INFO_S (); 
｝ 

这种方法是错误的，因为用这种方法new出来的内存不一定是连续的，到了C++那边就乱了。正确的方法是调用jna库中structure类的toArray方法： 

LOGIN_INFO_S [] stu = new LOGIN_INFO_S [3]; 
stu = (LOGIN_INFO_S [])(new LOGIN_INFO_S()).toArray(3); 

该方法申请了一段连续的内存。 
也同样用指针的原理处理char[][]这种二维数组的情况，我在处理char[x][y]二维数组的时候，在Java方面的映射为byte[x*y]。看到这里明白了吧，只要值在数组中的位置放对了，这两个类型就没什么区别了。 

Java中再做好相应的String到byte[]间的转换，就万事OK了（两种类型转换的时候记得加入中文编码类型哦，不然的话麻烦一连串啊）。附转换代码： 

/** 
* @apiNote 给结构体中的字符串赋值 
*/
public static void setSdkBytes(byte[] dst, String content) {
    byte[] srcBytes = new byte[0];    
	try {
		srcBytes = content.getBytes("utf-8");    
	} catch (UnsupportedEncodingException e) {
	e.printStackTrace();
    }   
	int size = Math.min(srcBytes.length, dst.length);
    System.arraycopy(srcBytes, 0, dst, 0, size == dst.length ? dst.length - 1 : size);
}
/** 
* @apiNote JSONArray转byte[] 
* 
* JSONArray转换为C代码中Char[x][y] 
* 既JSONArray -> byte[x*y] -> Char[x][y] 
*/
public static void byte2Copy(byte[] dst, JSONArray array, int x, int y){
    if(array.size() < x){
	x = array.size();
    }   
	int f = 0;
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < x; i++){
	sb.insert(f, array.getString(i));
	f = f + y;
    }    
	StringUtils.setSdkBytes(dst, sb.toString());
}