Java调用C/C++编写的第三方dll动态链接库（zz）

这里主要用的方法是JNI。在网上查资料时看到很多人说用JNI非常的复杂，不仅要看很多的文档，而且要非常熟悉C/C++编程。恐怕有很多人在看到诸如此类的评论时已经决定绕道用其他方法了。本文将做详细的介绍。

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最近在用weka做一个数据挖掘相关的项目，不得不说，weka还是一个不错的开放源代码库，提供了很多最常用的分类和聚类算法。

在我的项目中要用到一个聚类算法，Affinity Propagation（AP），由多伦多大学的Brendan J. Frey发表于2007年。相比其他的聚类算法，AP算法的聚类结果更加准确。

在AP的官方网站公布了AP算法的动态链接库，我的目标就是实现在Java工程中调用这个动态链接库。

在网上查了资料，发现，如果仅仅是想调用Windows的Native API还是比较省事的，这里我主要针对第三方dll的调用。

下面进入正题。

这里主要用的方法是JNI。在网上查资料时看到很多人说用JNI非常的复杂，不仅要看很多的文档，而且要非常熟悉C/C++编程。恐怕有很多人在看到诸如此类的评论时已经决定绕道用其他方法了。但是，假如你要实现的功能并不复杂（简单的参数传递，获取返回值等等），我还是支持使用这个方法的。

Java Native Interface，简称JNI，是Java平台的一部分，可用于让Java和其他语言编写的代码进行交互。下面是从网上摘取的JNI工作示意图。

图1 JNI的工作模式

下面就举具体的例子说明一下使用步骤：

1）编写一个类，声明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，定义了一个APCluster类，其中有一个方法CallAPClusterDll()，需要传递三种不同类型的参数，并且返回一个整型数组。

注意，这里只需要声明这个方法，并不需要实现，具体实现就在APClusterDllMedium中。

APClusterDllMedium就像中介一样，Java通过调用这个中介Dll中的CallAPClusterDll方法，间接调用真正的第三方Dll。

2）编译生成.h文件

第一步：

javac APCluster.java 生成APCluster.class

第二步：

javah APCluster 生成APCluster.h头文件，内容如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class APCluster */
#ifndef _Included_APCluster
#define _Included_APCluster
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif10 /*
* Class: APCluster
* Method: CallAPClusterDll
* Signature: (I[DZ)[I
*/
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_APCluster_CallAPClusterDll
(JNIEnv *, jobject, jint, jdoubleArray, jboolean);
#ifdef __cplusplus
}
#endif21
#endif

注意，APCluster.h这个头文件的内容是不能修改的，否则JNI会找不到相对应的CallAPClusterDll()的实现。

3）创建C/C++工程，实现CallAPClusterDll()方法。

创建一个C/C++工程，工程名为APClusterDllMedium（其实，生成的dll名为APClusterDllMedium即可），导入APCluster.h这个头文件，并创建一个CPP文件，实现.h文件中的方法。

图2 新建工程结构

由于我创建的工程是win32控制台程序，所以最后默认生成的是.exe文件，所以还要做一步工程属性修改，让它生成.dll后缀文件。

打开Project Property ->General，做以下修改：

图3 修改工程属性

下面就是实现 JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_APCluster_CallAPClusterDll (JNIEnv *, jobject, jint, jdoubleArray, jboolean); 这个方法了。先贴代码再慢慢解释吧。

#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"))) //第三方DLL位置
{
printf("LoadLibrary() failed: %d\n", GetLastError());
}
if (!(apcluster32 = (APCLUSTER32)GetProcAddress(dlh, "apcluster32"))) //具体调用apcluster32方法
{
printf("GetProcAddress() failed: %d\n", GetLastError());
}
int m_int = _arg_int; //类型转换
double* m_doublearray = env->GetDoubleArrayElements(_arg_doublearray, NULL);
bool m_boolean = _arg_boolean;
int* ret = (*apcluster32)(m_doublearray, m_int, m_boolean); /* actual function call */
jintArray result = env->NewIntArray(_arg_int);
env->SetIntArrayRegion(result, 0, _arg_int, (const jint*)ret);
FreeLibrary(dlh); /* unload DLL and free memory */
if(ret)
{
free(ret);
}
return result;
}
#ifdef __cplusplus
}
#endif

a）首先为了#include <jni.h>，必须添加JNI所在的目录。

打开Project Property -> C/C++ -> General -> Additional Include Directories添加相应目录：

图4 添加JNI目录

b）在APCluster.h文件中自动生成的函数，只标识了函数参数类型，为了引用这些参数，自己起一个相应的名字：

JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_APCluster_CallAPClusterDll
(JNIEnv *env, jobject _obj, jint _arg_int, jdoubleArray _arg_doublearray, jboolean _arg_boolean) ......

c）声明函数指针，就是你要调用的第三方dll中函数的类型。

d）LoadLibrary，导入真正的第三方Dll，并找到要调用的方法的函数地址。

把这个函数地址赋值给函数指针，接下来就可以通过这个函数指针调用真正的apcluster函数了！

e）类型转换：

读读jni.h文件就知道jdouble和double其实是一个东西，jboolean就是unsigned char类型，jni.h中是这么声明的：

typedef unsigned char jboolean;
typedef unsigned short jchar;
typedef short jshort;
typedef float jfloat;
typedef double jdouble;

但是数组类型就没有这么简单，获取数组要使用类型相对应的env->GetTypeArrayElement(jTypeArray...)。

最后，要返回一个jint类型的数组，就要新创建一个此类型的数组，再为其赋值：

jintArray result = env->NewIntArray(_arg_int);
env->SetIntArrayRegion(result, 0, _arg_int, (const jint*)ret);

其中，_arg_int代表的是创建数组的长度。

最后return result。

4）Build这个工程。

Build，生成相应的APCluster.dll文件，将这个dll放到java工程目录下。

图5 将生成的dll放到java工程下

5）编写测试java程序，调用dll库。

以下为测试程序，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);
.....
}
}