Java通过JNA方式调用DLL(动态链接库)

1. JNA简单介绍

先说JNI(Java Native Interface)吧，有过不同语言间通信经历的一般都知道，它允许Java代码和其他语言（尤其C/C++）写的代码进行交互，只要遵守调用约定即可。首先看下JNI调用C/C++的过程，注意写程序时自下而上，调用时自上而下。

可见步骤非常的多，很麻烦，使用JNI调用.dll/.so共享库都能体会到这个痛苦的过程。如果已有一个编译好的.dll/.so文件，如果使用JNI技术调用，我们首先需要使用C语言另外写一个.dll/.so共享库，使用SUN规定的数据结构替代C语言的数据结构，调用已有的 dll/so中公布的函数。然后再在Java中载入这个库dll/so，最后编写Java native函数作为链接库中函数的代理。经过这些繁琐的步骤才能在Java中调用本地代码。因此，很少有Java程序员愿意编写调用dll/.so库中原生函数的java程序。这也使Java语言在客户端上乏善可陈，可以说JNI是 Java的一大弱点！

JNA(Java Native Access)是一个开源的Java框架，是Sun公司推出的一种调用本地方法的技术，是建立在经典的JNI基础之上的一个框架。之所以说它是JNI的替代者，是因为JNA大大简化了调用本地方法的过程，使用很方便，基本上不需要脱离Java环境加粗样式就可以完成。

如果要和上图做个比较，那么JNA调用C/C++的过程大致如下：

可以看到步骤减少了很多，最重要的是我们不需要重写我们的动态链接库文件，而是有直接调用的API，大大简化了我们的工作量。
JNA只需要我们写Java代码而不用写JNI或本地代码。功能相对于Windows的Platform/Invoke和Python的ctypes。

2. JNA技术原理

JNA使用一个小型的JNI库插桩程序来动态调用本地代码。开发者使用Java接口描述目标本地库的功能和结构，这使得它很容易利用本机平台的功能，而不会产生多平台配置和生成JNI代码的高开销。这样的性能、准确性和易用性显然受到很大的重视。
此外，JNA包括一个已与许多本地函数映射的平台库，以及一组简化本地访问的公用接口。

注意：JNA是建立在JNI技术基础之上的一个Java类库，它使您可以方便地使用java直接访问动态链接库中的函数。

原来使用JNI，你必须手工用C写一个动态链接库，在C语言中映射Java的数据类型。
JNA中，它提供了一个动态的C语言编写的转发器，可以自动实现Java和C的数据类型映射，你不再需要编写C动态链接库。
也许这也意味着，使用JNA技术比使用JNI技术调用动态链接库会有些微的性能损失。但总体影响不大，因为JNA也避免了JNI的一些平台配置的开销。

3. JNA简单使用

JNA把一个.dll/.so文件看做是一个Java接口，下面以一个简单的实例来说明怎么使用。

当然要从最经典的HelloWorld开始，我们调用C的printf函数打印出“HelloWorld”（官方的例子），前提是已将jar包加入你的classpath。

package com.sun.jna.examples;
import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.Platform;
/** Simple example of JNA interface mapping and usage. */
public class HelloWorld {
    // 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.loadLibrary((Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c"),CLibrary.class);
        void printf(String format, Object... args);
    }
    public static void main(String[] args){
        CLibrary.INSTANCE.printf("Hello, World\n");
        for (int i=0;i < args.length;i++) {
            CLibrary.INSTANCE.printf("Argument %d: %s\n", i, args[i]);
        }
    }
}

运行程序执行结果

（1）需要定义一个接口，继承自Library 或StdCallLibrary默认的是继承Library ，如果动态链接库里的函数是以stdcall方式输出的，那么就继承StdCallLibrary，比如众所周知的kernel32库。比如上例中的接口定义：

public interface CLibrary extends Library {}

（2）接口内部定义接口内部需要一个公共静态常量：INSTANCE，通过这个常量，就可以获得这个接口的实例，从而使用接口的方法，也就是调用外部dll/so的函数。

CLibrary INSTANCE = (CLibrary)Native.loadLibrary((Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c"),CLibrary.class);

接口中只需要定义你要用到的函数或者公共变量，不需要的可以不定义，如上例只定义printf函数：void printf(String format, Object... args);
注意参数和返回值的类型，应该和链接库中的函数类型保持一致。

（3）调用链接库中的函数定义好接口后，就可以使用接口中的函数即相应dll/so中的函数了，前面说过调用方法就是通过接口中的实例进行调用，非常简单，如上例中：

CLibrary.INSTANCE.printf("Hello, World\n");for (int i=0;i < args.length;i++) {CLibrary.INSTANCE.printf("Argument %d: %s\n", i, args[i]);}

这就是JNA使用的简单例子，可能有人认为这个例子太简单了，因为使用的是系统自带的动态链接库，应该还给出一个自己实现的库函数例子

4. 使用Visual Studio创建一个自定义dll

Visual Studio 2019安装教程https://blog.csdn.net/pc915968220/article/details/100762195
创建动态链接库

添加一个头文件

编写两个接口和实践

#include "pch.h"
extern "C" _declspec(dllexport) int add(int a, int b);
int add(int a, int b)
{return a + b;
}extern "C" _declspec(dllexport) int substract(int a, int b);
int substract(int a, int b) {return a - b;
}

点击调试按钮在这里请注意 java的jdk版本是32位还是64位需要和生成的dll文件一样

然后运行成功会控制台提示成功然后去项目下拿到生成的dll文件

4. Java通过JNA方式调用DLL文件

pom文件依赖

<dependency>
    <groupId>net.java.dev.jna</groupId>
    <artifactId>jna</artifactId>
    <version>4.5.2</version>
</dependency>

package XXX;
import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;
public class TestDll {
    public interface DLibrary extends Library {
        //此处我的jdk版本为64位,故加载64位的Dll
        DLibrary INSTANCE = (DLibrary) Native.loadLibrary("D:\\dll\\source\\repos\\Dll1\\x64\\Debug\\Dll1.dll",DLibrary.class);
        //Dll2x64中定义的函数
        int add(int a,int b);
        int substract(int a, int b);
    }
    public static void main(String[] args) {
        int add = DLibrary.INSTANCE.add(3,4);
        int substract = DLibrary.INSTANCE.substract(3,4);
        System.out.println("a+b="+add);
        System.out.println("a-b="+substract);
    }
}