Java项目调用C/C++ SDK的方案汇总

背景
调研
- JNI
- JNative
- JNA
- JavaCPP

背景

Java项目中需要调用到一个C++项目，于是对目前通用的解决方案做了一些调研，这里做一个汇总。

调研

JNI

JNI：Java Native Interface，JNI是一套编程接口，用来实现Java代码与本地的C/C++代码进行交互。

流程：

class文件生成C++头部文件（Test.h）示例，相关命令：

javac -h . MathJniTest.java

cpp 复制代码

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include "MathJniTest.h"
/* Header for class MathJniTest */

/*
 * Class:     MathJniTest
 * Method:    add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_MathJniTest_add
  (JNIEnv *, jclass, jint x, jint y) {
      return x + y;
  }

/*
 * Class:     MathJniTest
 * Method:    sub
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_MathJniTest_sub
  (JNIEnv *, jclass, jint x, jint y) {
      return x - y;
  }
int main(int argc, const char* argv[]){

  }

关于头部文件的C++实现示例：

cpp 复制代码

#include "Test.h"
/* Header for class MathJniTest */

/*
 * Class:     MathJniTest
 * Method:    add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_MathJniTest_add
  (JNIEnv *, jclass, jint x, jint y) {
      return x + y;
  }

/*
 * Class:     MathJniTest
 * Method:    sub
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_MathJniTest_sub
  (JNIEnv *, jclass, jint x, jint y) {
      return x - y;
  }
int main(int argc, const char* argv[]){

  }

缺点&难点：需要对现有的语音SDK进行修改，增加Java编译后的头部文件及C++的实现，在这部分的代码中调用C++对应函数方法，并重新打包SDK

JNative

JNative：基于JNI的进一步封装

官方文档：http://jnative.free.fr/SPIP-v1-8-3/article.php3?id_article=4

下载第三方包（JNative），引入jar及dll（linux下是.so 动态库文件）

调用对应API实现

CJNative.dll为业务实现的dll文件，sub为方法名称

cpp 复制代码

#include <iostream>


int sub (int x, int y) {
      return x - y;
  }


int main()
{
    int a = sub(1, 3);
     std::cout << a;
    return 0;
}

java 复制代码

System.setProperty("jnative.debug", "true");
        System.setProperty("jnative.loadNative","C:\\Windows\\SysWOW64\\JNativeCpp.dll");
        JNative n3 = null;
        try {
            n3 = new JNative("CJNative.dll", "sub");
			// 设置返回类型
            n3.setRetVal(Type.INT);
			// 设置第一个参数值
            n3.setParameter(0, 1);
            n3.setParameter(1,8);
            n3.invoke();
            System.out.println("例3：outputString = "+n3.getRetVal());

        } catch (NativeException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

优点：简单易用

缺点：仅支持windows下的32位系统及linux系统，缺乏完善的文档，并且2006年后不再维护

JNA

JNA：同样是JNI的封装升级

官方文档：https://github.com/java-native-access/jna

同样定义好.h 头部文件

cpp 复制代码

#ifndef JNA_TEST_H
#define JNA_TEST_H

#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
	__declspec(dllexport) int sub(int a, int b);



#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif //JNA_TEST_H

Java项目中定义好对应的接口，及加载对应的库（windows下为dll文件）

cpp 复制代码

public interface JNAInterface extends Library {

    JNAInterface INSTANCE = Native.load(
            "D:\\test\\jna\\Jna.dll*",
            JNAInterface.class
    );

    int sub(int a,int b);
}

执行

cpp 复制代码

public static void main(String[] args) {
//        Method[] methods = JNAInterface.INSTANCE.getClass().getDeclaredMethods();
//        for (Method method : methods) {
//            System.out.println(method.getName());
//        }
        System.out.println(JNAInterface.INSTANCE.sub(1, 3));
    }

优点：使用简单、文档比较完善且还在持续维护中

JavaCPP

JavaCPP：通过自动生成Java类和本地方法的方式，将C/C++代码包装为Java可调用的接口。

官方文档：https://github.com/bytedeco/javacpp/wiki/Mapping-Recipes

优点：自动生成Java类和本地方法。

缺点：相较于传统JNI，需要修改的业务逻辑 Java 代码会更多，需要考虑内存管理问题。

备注：感觉这个方式还是有一定的上手成本的，而且对于一些C++项目，如果入参和返参是一些很复杂的对象（或指针），转换难度比较大，笔者在实践过程中，碰了很多坑，最终是放弃了。