Java高级用法之JNA中的Function

JNA是一种Java的native code 远程调用框架，通过JNA我们可以轻松调用系统DLL或者动态库，在Java中轻松访问系统底层资源。

Function是JNA的一个重要类，它可以封装C/C++中的函数，并在Java中直接调用。本攻略将详细介绍JNA中的Function，并给出两个示例说明。

1、Function的基础使用

Function类的基础使用分为三步：
1. 定义接口函数；
2. 注册接口函数；
3. 调用接口函数。

定义接口函数的格式如下：

interface 函数名称 extends Library {
    返回类型 函数名称(参数列表);
}

其中，参数列表由Java类型与C函数类型对应，如下表所示：

Java类型	C类型	JNA对应类型
boolean	BOOL	boolean
byte	char	byte
short	short	short
int	int	int
long	long long 或者long或者size_t	long
float	float	float
double	double	double
Pointer	char*	Pointer
String	char*	String
String[]	char*[]	String[]
Structure	自定义类型	自定义类型
Callback	函数指针	回调函数

注册接口函数的格式如下：

函数名称 函数变量名 = Function.getFunction(动态库名称,函数名称,返回类型,参数列表);

调用接口函数的格式如下：

函数变量名.invoke(返回类型的class,参数列表);

其中，invoke方法的第一个参数接受返回类型的Java class，并且会将返回值转换为Java类型。下面，让我们通过一个示例来体验一下Function的基础用法。

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.Pointer;
import com.sun.jna.win32.StdCallLibrary;
import com.sun.jna.PointerType;
import com.sun.jna.Structure;
import com.sun.jna.ptr.IntByReference;
import com.sun.jna.Function;

public interface User32 extends StdCallLibrary {
    User32 INSTANCE = (User32) Native.loadLibrary("user32", User32.class);
    int MessageBoxA(int hwnd, String text, String caption, int type);
}

public class MessageBoxDemo {
    public static void main(String[] args) {
        User32 user32 = User32.INSTANCE;
        user32.MessageBoxA(0, "Hello,World!", "JNA MessageBox", 1);
    }
}

上述代码使用了Function的默认实现类StdCallLibrary，并调用了Windows系统中user32.dll中的MessageBoxA函数，弹出一个提示框。

2、Function中使用Structure和Callback

Function除了可以封装基本类型的函数外，也可以封装C/C++中的自定义类型和回调函数，使得用户可以在Java环境中使用这些类型和函数。为了提高代码的可读性和可维护性，我们通常使用Structure来表示C/C++中的自定义类型，使用Callback来表示C/C++中的回调函数。

使用Structure的格式介绍如下：
1. 定义Structure子类；
2. 注册Structure子类；
3. 将Structure子类用作函数参数。

使用Callback的格式介绍如下：
1. 定义接口函数；
2. 定义Callback子类；
3. 注册Callback子类；
4. 将Callback子类用作函数指针参数。

接下来，我们将通过一个结构体传递的示例和一个回调函数的示例来介绍Structure和Callback在Function中的使用方法。

2.1 结构体传递示例

首先，让我们定义一个C/C++中的结构体：

struct Point {
    int x;
    int y;
};

在Java中，定义一个类来表示这个结构体：

public class Point extends Structure implements Structure.ByValue {

    public int x;
    public int y;

    public static class ByReference extends Point implements Structure.ByReference {
    }
}

在Java中，使用结构体的类名来注册类：

public interface Example extends Library {
    Example INSTANCE = (Example) Native.loadLibrary("example", Example.class);
    boolean myFunction(Point thePoint);
}

在Java中，可以将已经注册的结构体类型作为函数参数使用：

Point point = new Point();
point.x = 1;
point.y = 2;
Example.INSTANCE.myFunction(point);

2.2 回调函数示例

首先，让我们定义一个C/C++中的回调函数：

typedef void(*CallbackFunc)();

void call(CallbackFunc func) {
    func();
}

在Java中，定义一个Callback子类：

public interface MyCallBack extends Callback {
    void invoke();
}

在Java中，将已经注册的Callback类型作为函数指针参数使用：

MyCallBack callBack = new MyCallBack() {
    @Override
    public void invoke() {
        System.out.println("I am a callback.");
    }
};
Example.INSTANCE.call(callBack);

结论

Function是JNA的一个重要类，不仅限于封装基本类型的函数，还可以封装C/C++中的自定义类型和回调函数，使得Java环境也可以直接使用这些类型和函数。Function的使用过程可以分为三步：定义接口函数、注册接口函数、调用接口函数。使用Structure和Callback的过程也相对简单，仅需定义Java类，并将其注册后作为函数参数或函数指针参数即可。

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