Head First JNA
問題描述
虛擬化專案，需要用到 Java 呼叫原生程式碼的技術，我們使用的是開源庫 JNA ( Java Native Access )。
Native ( C/C++ )程式碼，編譯生成動態連結庫 Dynamic-link library 。
在 Windows 下常見的 .dll 檔案。這是我們專案中用到的動態連結庫。
而在 unix 環境下，為 .so 檔案。這是百度地圖的動態連結庫。
與動態連結庫配套的，會有相應的標頭檔案，來宣告動態連結庫中對外暴露的方法。
百度地圖是直接封裝好，給了 .so ，但是不給標頭檔案，直接把寫好的 jar 包給你，直接呼叫就行。
之前也是用過百度地圖的 SDK ，現在自己手寫程式碼呼叫動態連結庫才明白，原來之前用的都是別人封裝好的，如今自己參照標頭檔案手寫，感覺理解還是深刻了不少。
入門
待解決的問題
我們使用 JNA ，主要是去呼叫動態連結庫中已經實現的方法，所以要解決的問題就是：如何在 Java 程式碼中呼叫動態連結庫的方法？
開啟標頭檔案，這個方法要求傳輸的資料是指標，而 Java 是沒有指標的，另一個問題： Java 資料型別與 C/C++ 的資料型別如何對映？
方法對映
開啟 JNA 的官方 README ，點選 Getting Started 。
直接看程式碼，裡面的 sample ，入門足夠了。
Library
// This is the standard, stable way of mapping, which supports extensive
// customization and mapping of Java to native types.
public interface CLibrary extends Library {
CLibrary INSTANCE = (CLibrary)
Native.load((Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c"),
CLibrary.class);
void printf(String format, Object... args);
}
型別對映
預設型別對映
這是官方 README 中給的型別對映。
學習與實踐的區別，看著這個表格感覺挺簡單的，實際用起來真難。
結構體對映
結構體 PSA_HOST ：
typedef struct {
charname[33];
DWORDcontext;
} PSA_HOST;
對映類 HostStruct ：
- 編寫類
HostStruct，繼承Structure，表示這個一個結構體。 - 宣告欄位
name與context， 並且設定訪問屬性為public。 - 重寫
getFieldOrder方法，表示本類中各欄位以何順序對映原生結構體。
/**
* @author zhangxishuo on 2019-02-16
* 結構體 PSA_HOST
*/
public class HostStruct extends Structure {
public byte[] name = new byte[33];
public int context;
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
return Arrays.asList("name", "context");
}
}
注意
const char * 才能對映為 String 型別。
而 char * 只能對映為 byte 陣列，然後使用 Native.toString() 方法將 byte 陣列轉換為 String 。
方法對映
typedef PSA_STATUS (*LPFN_PSA_ShutdownHost)( PSA_LOGON_HANDLE *handle, IN PSA_HOST *psa_host );
引數中需要 PSA_HOST 結構體的指標。
參考了好多篇文章，最常用的就是下面這種寫法。寫靜態內部類，內部類實現 ByReference 與 ByValue 介面，分別表示對映指標，與對映值。
/**
* @author zhangxishuo on 2019-02-16
* 結構體 PSA_HOST
*/
public class HostStruct extends Structure {
/**
* 結構體指標
*/
public static class ByReference extends HostStruct implements Structure.ByReference {
}
/**
* 結構體具體的值
*/
public static class ByValue extends HostStruct implements Structure.ByValue {
}
public byte[] name = new byte[33];
public int context;
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
return Arrays.asList("name", "context");
}
}
對映
/** * 關閉計算機 * @param pointerByReference 認證pointer * @param host主機指標 * @return 參見列舉類PsaStatus */ NativeLong _PSA_ShutdownHost(PointerByReference pointerByReference, HostStruct.ByReference host);
複雜型別
打起精神，重點來了！
開發過程中，有這樣一種複雜的資料結構，巢狀關係比較複雜。
typedef struct {
union {
DWORD flags;
struct {
DWORD rev:23;
DWORD copy_status:3;
DWORD timeout:1;
DWORD disconnect:1;
DWORD rev1:1;
DWORD os_logoned:1;
DWORD logoned:1;
DWORD online:1;
};
};
} PSA_HOST_STATUS_FLAGS;
知識不用就忘，誰還記得 C 語言裡的聯合是啥？
Too young
struct {
DWORD rev:23;
DWORD copy_status:3;
DWORD timeout:1;
DWORD disconnect:1;
DWORD rev1:1;
DWORD os_logoned:1;
DWORD logoned:1;
DWORD online:1;
};
DWORD 就是 int ，先對映裡面的結構體。
把這些屬性一寫，然後再重寫 getFieldOrder 方法。
/**
* @author zhangxishuo on 2019-02-26
* 計算機狀態結構體
*/
public class HostStatusStruct extends Structure {
/**
* 結構體指標
*/
public static class ByReference extends HostStatusStruct implements Structure.ByReference {
}
/**
* 結構體具體的值
*/
public static class ByValue extends HostStatusStruct implements Structure.ByValue {
}
public int rev;
public int copy_status;
public int timeout;
public int disconnect;
public int rev1;
public int os_logoned;
public int logoned;
public int online;
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
return Arrays.asList("rev", "copy_status", "timeout", "disconnect", "rev1", "os_logoned", "logoned", "online");
}
}
union {
DWORD flags;
struct {
DWORD rev:23;
DWORD copy_status:3;
DWORD timeout:1;
DWORD disconnect:1;
DWORD rev1:1;
DWORD os_logoned:1;
DWORD logoned:1;
DWORD online:1;
};
};
然後再對映聯合，編寫一個類繼承 Union ，該類即對映到聯合。
/**
* 聯合
*/
public static class UNION extends Union {
public int flags;
public HostStatusStruct hostStatusStruct;
}
最後對映最外層的 PSA_HOST_STATUS_FLAGS 。
/**
* @author zhangxishuo on 2019-02-26
* 結構體 PSA_HOST_STATUS_FLAGS
*/
public class HostStatusFlagsStruct extends Structure {
/**
* 聯合
*/
public static class UNION extends Union {
public int flags;
public HostStatusStruct hostStatusStruct;
}
/**
* 結構體指標
*/
public static class ByReference extends HostStatusFlagsStruct implements Structure.ByReference {
}
/**
* 結構體具體的值
*/
public static class ByValue extends HostStatusFlagsStruct implements Structure.ByValue {
}
public UNION union;
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
return Collections.singletonList("union");
}
}
看上去好像沒什麼毛病，一切都這麼簡單嗎？當然不是。
-1073741824
一呼叫，就炸了。
看 API 文件的宣告， flags 應該是沒什麼具體含義的，而結構體中應該是我們想要獲取的資訊。
那為什麼 flags 有數，而結構體中卻沒有值呢？
聯合
struct TEST_STRUCT {
int a,
int b
};
union TEST_UNION {
int a,
int b
};
宣告對映型別
重寫 read 方法，當讀取資料時，設定聯合的型別為結構體型別。
@Override
public void read() {
super.read();
union.setType(HostStatusStruct.class);
union.read();
}
怪事
當時這個問題把我愁壞了，捯飭了一整天才學明白。
數字
一直是這個數字： -1073741824 ，這個數字是不是有什麼問題？
把 -1073741824 轉換為 32 機的二進位制表示：
1073741824 是 2 的 30 次方。
問題
問題還是出在這個上：
struct {
DWORD rev:23;
DWORD copy_status:3;
DWORD timeout:1;
DWORD disconnect:1;
DWORD rev1:1;
DWORD os_logoned:1;
DWORD logoned:1;
DWORD online:1;
};
雖然 DWORD 就對映為 int ，但這裡不是簡單的對映：
rev:23 表示 rev 佔 32 位。
copy_status:3 表示 copy_status 佔 3 位。
timeout:1 表示 timeout 佔 1 位。
記憶體是倒著存的，所以資料應該是這樣。
對映
原理知道了，那怎麼對映呢？怎麼對映一個一位的內容呢？
StackOverflow 上一老哥給出瞭解決方案，先寫個 int 把所有的都對映過來，然後我想要第幾位再從裡面扒。
/**
* @author zhangxishuo on 2019-02-26
* 計算機狀態結構體
*/
public class HostStatusStruct extends Structure {
/**
* 結構體指標
*/
public static class ByReference extends HostStatusStruct implements Structure.ByReference {
}
/**
* 結構體具體的值
*/
public static class ByValue extends HostStatusStruct implements Structure.ByValue {
}
public int value;
public int getRev() {
return value & 0x3FFFFF;
}
public int getCopyStatus() {
return (value >> 23) & 0x3;
}
public int getTimeout() {
return (value >> 26) & 0x1;
}
public int getDisconnect() {
return (value >> 27) & 0x1;
}
public int getRev1() {
return (value >> 28) & 0x1;
}
public int getOsLogoned() {
return (value >> 29) & 0x1;
}
public int getLogoned() {
return (value >> 30) & 0x1;
}
public int getOnline() {
return (value >> 31) & 0x1;
}
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
return Collections.singletonList("value");
}
}
至此，功能完成。
總結
又過去了忙碌的一週，很高興我們的新專案已經完成大半。
感謝潘佳琦與李宜衡在本專案中的支援，第一次用 Angular ，好多地方我也不懂，我先學著，然後設計一套架構付諸實踐，潘佳琦與李宜衡也都能遵從我制定的規範。
起初，我也提出了許多錯誤的規範，但當我用著用著發現原來那套不行的時候，及時改正，修改架構再重新設計，潘佳琦與李宜衡也在前臺經歷了大約三次的程式碼重構。
前臺架構變更多次，感覺最後的設計還讓人滿意，也能讓他人快速理解這種設計理念。
爭取下一個專案，不使用 ng-alain ，自己從頭到尾搭建一個專案骨架。
最後表揚一下潘佳琦，上週基本我有一半的時間都在上課，我能做的就是前一天晚上把任務建好，然後寫一些基礎程式碼或示例程式碼，然後給潘佳琦講，再讓他去寫。
潘佳琦效率還是很高的，我記得週一的時候建了一堆任務，我想怎麼著也得寫兩天吧，當我上課回來，發現“噹噹噹”，潘佳琦都給寫完了，程式碼也十分的規範。
對小組員的開發效率在心中也有了一個重新的定位。