
java native access (jna) 库为java应用程序提供了一种无需编写jni代码即可调用原生共享库(如dll、so文件)中函数的能力。其核心机制之一是将java对象映射到c语言的原生数据结构。当原生库的接口涉及复杂的结构体或联合体时,正确地进行映射至关重要。
在JNA中,任何需要在Java侧表示C语言结构体(struct)或联合体(union)的类,都必须继承自com.sun.jna.Structure或com.sun.jna.Union。这是JNA能够理解这些数据类型在原生内存中布局的关键。
考虑以下原生C语言结构体定义:
// C语言中的Install_CD97_GTML结构体
typedef struct
{
UCHAR ucProtocolType;
UCHAR ucAddReader;
} Install_CD97_GTML_Params; // 假设这是嵌套结构体的名称
// C语言中的InstallCardParam联合体
typedef union
{
Install_CD97_GTML_Params xCd97Param;
// Install_CD98_GTML xCd98Param; // 示例:其他可能的联合体成员
// Install_CD99_GTML xCd99Param;
} InstallCardParam;
// C语言中的InstallCard结构体
typedef struct
{
eTypCardType xCardType;
InstallCardParam iCardParam; // 包含一个联合体
} InstallCard;
// 原生函数声明
short sSmartInstCardEx(const InstallCard *pxInstallCard);我们来看两种Java映射方式及其结果。
最初的尝试将ucProtocolType和ucAddReader直接放在Install_CD97_GTML类中,该类继承自InstallCard(而InstallCard继承自Structure)。这种方式之所以能够工作,是因为它实际上是创建了一个包含所有字段的扁平化结构,JNA能够正确解析其内存布局。
// InstallCard 继承自 Structure
public class InstallCard extends Structure {
public int xCardType;
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
// 注意:这里定义了所有字段,包括子类中的字段,这在JNA中是可行的
// 但通常推荐子类自己定义其特有字段,并由父类通过其继承链管理
return Arrays.asList("xCardType", "ucProtocolType", "ucAddReader");
}
}
// Install_CD97_GTML 继承 InstallCard,直接包含参数字段
public class Install_CD97_GTML extends InstallCard {
public byte ucProtocolType;
public byte ucAddReader;
// 构造函数等...
}
// 调用示例
Install_CD97_GTML pxInstallCardCD97 = new Install_CD97_GTML();
pxInstallCardCD97.xCardType = 1;
pxInstallCardCD97.ucAddReader = 0;
pxInstallCardCD97.ucProtocolType = 1;
// res = ReaderThalesApi.INSTANCE.sSmartInstCardEx(pxInstallCardCD97); // 正常工作这种方式虽然有效,但它并没有完全遵循C语言中嵌套结构体和联合体的原始设计,而是在Java层面将所有字段扁平化了。
当尝试引入一个独立的Java类CD97_GTML_Parameter来封装ucProtocolType和ucAddReader,并将其作为字段嵌套到Install_CD97_GTML中时,问题出现了:
// InstallCard 保持不变
public class InstallCard extends Structure {
public int xCardType;
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
// 注意:这里的getFieldOrder()可能需要调整以反映实际的结构
// 如果Install_CD97_GTML是InstallCard的子类,并且iCardParam是Install_CD97_GTML特有的字段
// 那么InstallCard的getFieldOrder()可能只包含它自己的字段
return Arrays.asList("xCardType");
}
}
// 引入一个普通的Java类,不继承Structure
public class CD97_GTML_Parameter {
public byte ucProtocolType;
public byte ucAddReader;
// 构造函数等...
}
// Install_CD97_GTML 继承 InstallCard,并包含非Structure类型的字段
public class Install_CD97_GTML extends InstallCard {
public CD97_GTML_Parameter iCardParam; // 问题所在:CD97_GTML_Parameter不是Structure
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
return Arrays.asList("xCardType", "iCardParam"); // 尝试将非Structure类型加入字段顺序
}
}
// 调用示例
Install_CD97_GTML pxInstallCardCD97 = new Install_CD97_GTML();
CD97_GTML_Parameter pxCD97_GTML_Parameter = new CD97_GTML_Parameter();
pxInstallCardCD99.xCardType = 1;
pxCD97_GTML_Parameter.ucAddReader = 0;
pxCD97_GTML_Parameter.ucProtocolType = 1;
pxInstallCardCD97.iCardParam = pxCD97_GTML_Parameter;
// res = ReaderThalesApi.INSTANCE.sSmartInstCardEx(pxInstallCardCD97); // 抛出异常执行上述代码会得到java.lang.IllegalArgumentException: Invalid Structure field in class Install_CD97_GTML, field name 'iCardParam' (class CD97_GTML_Parameter): The type "CD97_GTML_Parameter" is not supported: Native size for type "CD97_GTML_Parameter" is unknown。
这个错误清晰地表明:JNA无法确定CD97_GTML_Parameter这个Java类型在原生内存中的大小和布局,因为它不是一个Structure或Union的子类。JNA需要这些继承关系来理解如何将Java对象序列化到原生内存,或从原生内存反序列化到Java对象。
针对上述问题,我们有两种主要的解决方案。
这种方法要求所有表示C语言结构体或联合体的Java类都必须继承Structure或Union。
以下是根据C语言定义修正后的JNA映射:
import com.sun.jna.Structure;
import com.sun.jna.Union;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
// 对应 C 语言的 Install_CD97_GTML_Params 结构体
public class Install_CD97_GTML_Params_Native extends Structure {
public byte ucProtocolType;
public byte ucAddReader;
public Install_CD97_GTML_Params_Native() {
// 默认构造函数
}
public Install_CD97_GTML_Params_Native(byte ucProtocolType, byte ucAddReader) {
this.ucProtocolType = ucProtocolType;
this.ucAddReader = ucAddReader;
}
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
return Arrays.asList("ucProtocolType", "ucAddReader");
}
}
// 对应 C 语言的 InstallCardParam 联合体
public class InstallCardParam_Native extends Union {
// 联合体的成员,JNA会为其中最大的成员分配内存
public Install_CD97_GTML_Params_Native xCd97Param;
// 其他联合体成员,例如:
// public Install_CD98_GTML_Params_Native xCd98Param;
public InstallCardParam_Native() {
// 默认构造函数
}
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
// 联合体字段顺序,通常只列出所有成员
return Arrays.asList("xCd97Param"); // 如果有其他成员,也需要在此列出
}
}
// 对应 C 语言的 InstallCard 结构体
public class InstallCard_Native extends Structure {
public int xCardType; // 假设 eTypCardType 映射为 int
public InstallCardParam_Native iCardParam; // 嵌套的联合体字段
public InstallCard_Native() {
// 默认构造函数
}
@Override
protected List<String> getFieldOrder() {
return Arrays.asList("xCardType", "iCardParam");
}
}使用示例:
// 假设 ReaderThalesApi 是 JNA 接口,定义了 sSmartInstCardEx 方法
// public interface ReaderThalesApi extends Library {
// ReaderThalesApi INSTANCE = Native.load("your_native_lib", ReaderThalesApi.class);
// short sSmartInstCardEx(InstallCard_Native pxInstallCard);
// }
InstallCard_Native pxInstallCard = new InstallCard_Native();
pxInstallCard.xCardType = 1;
// 为联合体成员赋值
Install_CD97_GTML_Params_Native cd97Params = new Install_CD97_GTML_Params_Native((byte)1, (byte)0);
pxInstallCard.iCardParam.xCd97Param = cd97Params;
// 对于联合体,通常需要显式地设置当前活跃的类型,以便JNA正确处理
pxInstallCard.iCardParam.setType(Install_CD97_GTML_Params_Native.class);
// 将数据写入原生内存(如果需要)
pxInstallCard.write();
// 调用原生方法
// short res = ReaderThalesApi.INSTANCE.sSmartInstCardEx(pxInstallCard);
// 从原生内存读取数据(如果方法会修改结构体内容)
// pxInstallCard.read();当C语言结构体非常复杂,或者你希望在Java应用程序中使用更简洁、更符合Java习惯的POJO(Plain Old Java Object)时,可以采用“友好”对象转换策略。这种方法将JNA相关的Structure类作为内部实现细节,对外提供一组更易用的POJO。
以下是“友好”对象转换的示例:
// 友好的参数类,不继承Structure
public class Friendly_CD97_GTML_Parameter {
public final byte ucProtocolType;
public final byte ucAddReader;
public Friendly_CD97_GTML_Parameter(byte ucProtocolType, byte ucAddReader) {以上就是JNA集成原生库:处理复杂结构体与联合体的最佳实践的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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