如何通過(guò)Java調(diào)用C/C++編寫第三方dll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)解決方案分析。
最近在用weka做一個(gè)數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)的項(xiàng)目，不得不說(shuō)，weka還是一個(gè)不錯(cuò)的開(kāi)放源代碼庫(kù)，提供了很多最常用的分類和聚類算法。
在我的項(xiàng)目中要用到一個(gè)聚類算法，Affinity Propagation（AP），由多倫多大學(xué)的Brendan J. Frey發(fā)表于2007年。相比其他的聚類算法，AP算法的聚類結(jié)果更加準(zhǔn)確。
在AP的官方網(wǎng)站公布了AP算法的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，我的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)在Java工程中調(diào)用這個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。
在網(wǎng)上查了資料，發(fā)現(xiàn)，如果僅僅是想調(diào)用Windows的Native API還是比較省事的，這里我主要針對(duì)第三方dll的調(diào)用。
下面進(jìn)入正題。
這里主要用的方法是JNI。在網(wǎng)上查資料時(shí)看到很多人說(shuō)用JNI非常的復(fù)雜，不僅要看很多的文檔，而且要非常熟悉C/C++編程。恐怕有很多人在看到諸如此類的評(píng)論時(shí)已經(jīng)決定繞道用其他方法了。但是，假如你要實(shí)現(xiàn)的功能并不復(fù)雜（簡(jiǎn)單的參數(shù)傳遞，獲取返回值等等），我還是支持使用這個(gè)方法的。
Java Native Interface，簡(jiǎn)稱JNI，是Java平臺(tái)的一部分，可用于讓Java和其他語(yǔ)言編寫的代碼進(jìn)行交互。下面是從網(wǎng)上摘取的JNI工作示意圖。
圖1 JNI的工作模式
下面就舉具體的例子說(shuō)明一下使用步驟：
1） 編寫一個(gè)類，聲明native方法
- public class APCluster {
- public native int[] CallAPClusterDll( int arg_Int,
- double[] arg_DoubleArray,
- boolean arg_boolean);
- static
- {
- System.loadLibrary("APClusterDllMedium");
- }
- }
上面是APCluster.java文件，定義了一個(gè)APCluster類，其中有一個(gè)方法CallAPClusterDll()，需要傳遞三種不同類型的參數(shù)，并且返回一個(gè)整型數(shù)組。
注意，這里只需要聲明這個(gè)方法，并不需要實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)就在APClusterDllMedium中。
APClusterDllMedium就像中介一樣，Java通過(guò)調(diào)用這個(gè)中介Dll中的CallAPClusterDll方法，間接調(diào)用真正的第三方Dll。
2）編譯生成.h文件
第一步：
javac APCluster.java 生成APCluster.class
第二步：
javah APCluster 生成APCluster.h頭文件，內(nèi)容如下：
-
- #include <jni.h>
-
- #ifndef _Included_APCluster
- #define _Included_APCluster
- #ifdef __cplusplus
- extern "C" {
- #endif10
-
-
-
-
- JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_APCluster_CallAPClusterDll
- (JNIEnv *, jobject, jint, jdoubleArray, jboolean);
- #ifdef __cplusplus
- }
- #endif21
- #endif
注意，APCluster.h這個(gè)頭文件的內(nèi)容是不能修改的，否則JNI會(huì)找不到相對(duì)應(yīng)的CallAPClusterDll()的實(shí)現(xiàn)。
3）創(chuàng)建C/C++工程，實(shí)現(xiàn)CallAPClusterDll()方法。
創(chuàng)建一個(gè)C/C++工程，工程名為APClusterDllMedium（其實(shí)，生成的dll名為APClusterDllMedium即可），導(dǎo)入APCluster.h這個(gè)頭文件，并創(chuàng)建一個(gè)CPP文件，實(shí)現(xiàn).h文件中的方法。
圖2 新建工程結(jié)構(gòu)
由于我創(chuàng)建的工程是win32控制臺(tái)程序，所以最后默認(rèn)生成的是.exe文件，所以還要做一步工程屬性修改，讓它生成.dll后綴文件。
打開(kāi)Project Property ->General，做以下修改：
圖3 修改工程屬性
下面就是實(shí)現(xiàn) JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_APCluster_CallAPClusterDll (JNIEnv *, jobject, jint, jdoubleArray, jboolean); 這個(gè)方法了。先貼代碼再慢慢解釋吧。
- #include "APCluster.h"
- #include <stdio.h>
- #include <windows.h>
- #ifdef __cplusplus
- extern "C" {
- #endif
- typedef int* (__stdcall *APCLUSTER32)(double*, unsigned int, bool);
- JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_APCluster_CallAPClusterDll
- (JNIEnv *env, jobject _obj, jint _arg_int, jdoubleArray _arg_doublearray, jboolean _arg_boolean)
- {
- HMODULE dlh = NULL;
- APCLUSTER32 apcluster32;
- if (!(dlh=LoadLibrary("apclusterwin.dll")))
- {
- printf("LoadLibrary() failed: %d\n", GetLastError());
- }
- if (!(apcluster32 = (APCLUSTER32)GetProcAddress(dlh, "apcluster32")))
- {
- printf("GetProcAddress() failed: %d\n", GetLastError());
- }
- int m_int = _arg_int;
- double* m_doublearray = env->GetDoubleArrayElements(_arg_doublearray, NULL);
- bool m_boolean = _arg_boolean;
- int* ret = (*apcluster32)(m_doublearray, m_int, m_boolean);
- jintArray result = env->NewIntArray(_arg_int);
- env->SetIntArrayRegion(result, 0, _arg_int, (const jint*)ret);
- FreeLibrary(dlh);
- if(ret)
- {
- free(ret);
- }
- return result;
- }
- #ifdef __cplusplus
- }
- #endif
a）首先為了#include <jni.h>，必須添加JNI所在的目錄。
打開(kāi)Project Property -> C/C++ -> General -> Additional Include Directories添加相應(yīng)目錄：
圖4 添加JNI目錄
b）在APCluster.h文件中自動(dòng)生成的函數(shù)，只標(biāo)識(shí)了函數(shù)參數(shù)類型，為了引用這些參數(shù)，自己起一個(gè)相應(yīng)的名字：
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_APCluster_CallAPClusterDll
(JNIEnv *env, jobject _obj, jint _arg_int, jdoubleArray _arg_doublearray, jboolean _arg_boolean) ......
c）聲明函數(shù)指針，就是你要調(diào)用的第三方dll中函數(shù)的類型。
d）LoadLibrary，導(dǎo)入真正的第三方Dll，并找到要調(diào)用的方法的函數(shù)地址。
把這個(gè)函數(shù)地址賦值給函數(shù)指針，接下來(lái)就可以通過(guò)這個(gè)函數(shù)指針調(diào)用真正的apcluster函數(shù)了！
e）類型轉(zhuǎn)換：
讀讀jni.h文件就知道jdouble和double其實(shí)是一個(gè)東西，jboolean就是unsigned char類型，jni.h中是這么聲明的：
- typedef unsigned char jboolean;
- typedef unsigned short jchar;
- typedef short jshort;
- typedef float jfloat;
- typedef double jdouble;
但是數(shù)組類型就沒(méi)有這么簡(jiǎn)單，獲取數(shù)組要使用類型相對(duì)應(yīng)的env->GetTypeArrayElement(jTypeArray...)。
最后，要返回一個(gè)jint類型的數(shù)組，就要新創(chuàng)建一個(gè)此類型的數(shù)組，再為其賦值：
- jintArray result = env->NewIntArray(_arg_int);
- env->SetIntArrayRegion(result, 0, _arg_int, (const jint*)ret);
其中，_arg_int代表的是創(chuàng)建數(shù)組的長(zhǎng)度。
最后return result。
4）Build這個(gè)工程。
Build，生成相應(yīng)的APCluster.dll文件，將這個(gè)dll放到j(luò)ava工程目錄下。
圖5 將生成的dll放到j(luò)ava工程下
5）編寫測(cè)試java程序，調(diào)用dll庫(kù)。
以下為測(cè)試程序，Test.java：
- public class Test
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- double arg_doublearray[] = {0.1, 0.2, 0.3};
- int arg_int = 3;
- boolean arg_boolean = true;
- int[] result = new APCluster().CallAPClusterDll(arg_int, arg_doublearray, arg_boolean);
- .....
- }
- }
到此，java調(diào)用第三方dll就基本完成了。
本文也主要是介紹大概的操作流程，至于具體應(yīng)該使用哪些API就只有去研究官方文檔了。
另外還有一些需要注意的問(wèn)題，比如64位的程序去調(diào)用32位的dll會(huì)報(bào)錯(cuò)啊等等...這些都是細(xì)節(jié)問(wèn)題了。
最后，個(gè)人認(rèn)為，自己動(dòng)手實(shí)踐還是很重要，網(wǎng)上都說(shuō)這個(gè)復(fù)雜那個(gè)難，但是至于難還是不難，還是要實(shí)踐了才知道...不能不去嘗試...