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YPHP / 3121人阅读

摘要:与动态链接库配套的,会有相应的头文件,来声明动态链接库中对外暴露的方法。结构体映射结构体映射类编写类,继承,表示这个一个结构体。声明字段与,并且设置访问属性为。计算机状态结构体结构体指针结构体具体的值至此,功能完成。

问题描述

虚拟化项目,需要用到Java调用原生代码的技术,我们使用的是开源库JNA(Java Native Access)。

Native(C/C++)代码,编译生成动态链接库Dynamic-link library

Windows下常见的.dll文件。这是我们项目中用到的动态链接库。

而在unix环境下,为.so文件。这是百度地图的动态链接库。

与动态链接库配套的,会有相应的头文件,来声明动态链接库中对外暴露的方法。

百度地图是直接封装好,给了.so,但是不给头文件,直接把写好的jar包给你,直接调用就行。

之前也是用过百度地图的SDK,现在自己手写代码调用动态链接库才明白,原来之前用的都是别人封装好的,如今自己参照头文件手写,感觉理解还是深刻了不少。

入门 待解决的问题

我们使用JNA,主要是去调用动态链接库中已经实现的方法,所以要解决的问题就是:如何在Java代码中调用动态链接库的方法?

打开头文件,这个方法要求传输的数据是指针,而Java是没有指针的,另一个问题:Java数据类型与C/C++的数据类型如何映射?

方法映射

打开JNA的官方README,点击Getting Started

直接看代码,里面的sample,入门足够了。

定义接口,继承Library

定义该接口的一个实例,加载动态链接库。

在接口中声明方法,该方法需要与原生代码方法声明一致。

然后该方法就映射到了原生的方法,我们只需调用该接口中的方法,即可调用到原生的对应方法。

// 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);
}
类型映射 默认类型映射

这是官方README中给的类型映射。

学习与实践的区别,看着这个表格感觉挺简单的,实际用起来真难。

结构体映射

结构体PSA_HOST

typedef struct {
  char   name[33];
  DWORD  context;
} PSA_HOST;

映射类HostStruct

编写类HostStruct,继承Structure,表示这个一个结构体。

声明字段namecontext并且设置访问属性为public

重写getFieldOrder方法,表示本类中各字段以何顺序映射原生结构体。

/**
 * @author zhangxishuo on 2019-02-16
 * 结构体 PSA_HOST
 */
public class HostStruct extends Structure {

    public byte[] name = new byte[33];

    public int context;

    @Override
    protected List getFieldOrder() {
        return Arrays.asList("name", "context");
    }
}

注意

const char *才能映射为String类型。

char *只能映射为byte数组,然后使用Native.toString()方法将byte数组转换为String

方法映射
typedef PSA_STATUS (*LPFN_PSA_ShutdownHost)( PSA_LOGON_HANDLE *handle, IN PSA_HOST *psa_host );

参数中需要PSA_HOST结构体的指针。

参考了好多篇文章,最常用的就是下面这种写法。写静态内部类,内部类实现ByReferenceByValue接口,分别表示映射指针,与映射值。

/**
 * @author zhangxishuo on 2019-02-16
 * 结构体 PSA_HOST
 */
public class HostStruct extends Structure {

    /**
     * 结构体指针
     */
    public static class ByReference extends HostStruct implements Structure.ByReference {
    }

    /**
     * 结构体具体的值
     */
    public static class ByValue extends HostStruct implements Structure.ByValue {
    }

    public byte[] name = new byte[33];

    public int context;

    @Override
    protected List getFieldOrder() {
        return Arrays.asList("name", "context");
    }
}

映射

/**
 * 关闭计算机
 * @param pointerByReference 认证pointer
 * @param host               主机指针
 * @return 参见枚举类PsaStatus
 */
NativeLong _PSA_ShutdownHost(PointerByReference pointerByReference,
                            HostStruct.ByReference host);
复杂类型

打起精神,重点来了!

开发过程中,有这样一种复杂的数据结构,嵌套关系比较复杂。

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;

知识不用就忘,谁还记得C语言里的联合是啥?

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,先映射里面的结构体。

把这些属性一写,然后再重写getFieldOrder方法。

/**
 * @author zhangxishuo on 2019-02-26
 * 计算机状态结构体
 */
public class HostStatusStruct extends Structure {

    /**
     * 结构体指针
     */
    public static class ByReference extends HostStatusStruct implements Structure.ByReference {
    }

    /**
     * 结构体具体的值
     */
    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 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;
  };
};

然后再映射联合,编写一个类继承Union,该类即映射到联合。

/**
 * 联合
 */
public static class UNION extends Union {
    public int flags;
    public HostStatusStruct hostStatusStruct;
}

最后映射最外层的PSA_HOST_STATUS_FLAGS

/**
 * @author zhangxishuo on 2019-02-26
 * 结构体 PSA_HOST_STATUS_FLAGS
 */
public class HostStatusFlagsStruct extends Structure {

    /**
     * 联合
     */
    public static class UNION extends Union {
        public int flags;
        public HostStatusStruct hostStatusStruct;
    }

    /**
     * 结构体指针
     */
    public static class ByReference extends HostStatusFlagsStruct implements Structure.ByReference {
    }

    /**
     * 结构体具体的值
     */
    public static class ByValue extends HostStatusFlagsStruct implements Structure.ByValue {
    }

    public UNION union;

    @Override
    protected List getFieldOrder() {
        return Collections.singletonList("union");
    }
}

看上去好像没什么毛病,一切都这么简单吗?当然不是。

-1073741824

一调用,就炸了。

API文档的声明,flags应该是没什么具体含义的,而结构体中应该是我们想要获取的信息。

那为什么flags有数,而结构体中却没有值呢?

联合
struct TEST_STRUCT {
    int a,
    int b
};

union TEST_UNION {
    int a,
    int b
};

声明映射类型

重写read方法,当读取数据时,设置联合的类型为结构体类型。

@Override
public void read() {
    super.read();
    union.setType(HostStatusStruct.class);
    union.read();
}
怪事

当时这个问题把我愁坏了,捯饬了一整天才学明白。

数字

一直是这个数字:-1073741824,这个数字是不是有什么问题?

-1073741824转换为32机的二进制表示:

1100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

1073741824230次方。

问题

问题还是出在这个上:

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;
};

虽然DWORD就映射为int,但这里不是简单的映射:

rev:23表示rev32位。

copy_status:3表示copy_status3位。

timeout:1表示timeout1位。

内存是倒着存的,所以数据应该是这样。

映射

原理知道了,那怎么映射呢?怎么映射一个一位的内容呢?

StackOverflow上一老哥给出了解决方案,先写个int把所有的都映射过来,然后我想要第几位再从里面扒。

/**
 * @author zhangxishuo on 2019-02-26
 * 计算机状态结构体
 */
public class HostStatusStruct extends Structure {

    /**
     * 结构体指针
     */
    public static class ByReference extends HostStatusStruct implements Structure.ByReference {
    }

    /**
     * 结构体具体的值
     */
    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 getFieldOrder() {
        return Collections.singletonList("value");
    }
}

至此,功能完成。

总结

又过去了忙碌的一周,很高兴我们的新项目已经完成大半。

感谢潘佳琦与李宜衡在本项目中的支持,第一次用Angular,好多地方我也不懂,我先学着,然后设计一套架构付诸实践,潘佳琦与李宜衡也都能遵从我制定的规范。

起初,我也提出了许多错误的规范,但当我用着用着发现原来那套不行的时候,及时改正,修改架构再重新设计,潘佳琦与李宜衡也在前台经历了大约三次的代码重构。

前台架构变更多次,感觉最后的设计还让人满意,也能让他人快速理解这种设计理念。

争取下一个项目,不使用ng-alain,自己从头到尾搭建一个项目骨架。

最后表扬一下潘佳琦,上周基本我有一半的时间都在上课,我能做的就是前一天晚上把任务建好,然后写一些基础代码或示例代码,然后给潘佳琦讲,再让他去写。

潘佳琦效率还是很高的,我记得周一的时候建了一堆任务,我想怎么着也得写两天吧,当我上课回来,发现“当当当”,潘佳琦都给写完了,代码也十分的规范。

对小组员的开发效率在心中也有了一个重新的定位。

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