java高级用法之JNA中的Structure

下面详细讲解一下Java高级用法之JNA中的Structure:

什么是JNA？

JNA全称为Java Native Access，它是一个开源的Java库，可以让Java程序无需写任何Native代码实现直接访问本地DLL、 shared libraries和C等 Native语言编写的动态库(so)等。

Structure在JNA中的作用

在JNA中，Structure是用来描述JNI中的结构体、C中的复杂数据类型、共用体以及C++中的class对象等的类。

Structure对象会认为对齐、分配内存和从/向本地内存中读取数据等任务，这与C语言的结构体类似。但是，Structure对象所做的工作比C语言结构体更多，因为JNA提供自动内存管理等Java语言特有的特点。

相关方法

下面是一些Structure中的重要方法，它们用于结构体类的成员定义：

• 不同的成员类型：
• byte/short/int(long)/IntByReference/Pointer/Structure。
• 提供两个常数：SIZEOF和ALIGNMENT：它们计算结构成员的字节大小和排列方式，以及当前JVM的本机指针大小。
• 对齐：Structure会在物理内存中对齐其成员，以节省大量内存。
• read/write：Structure映射到iNativeMemory，并提供一种返回原始内存的方法。

示例

下面，我们来看一下两个示例：

例1：使用Structure实现Java对象和本地物理地址之间的转换

import com.sun.jna.Structure;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Example1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义结构体类
        class MyStruct extends Structure {
            public int a, b, c;
            // 定义Java对象和本地物理地址之间的转化方法
            public static class ByReference extends MyStruct implements Structure.ByReference {}
            public static class ByValue extends MyStruct implements Structure.ByValue {}

            // 默认构造函数
            public MyStruct() {}
            // 构造函数，传入byte数组和起始位置
            public MyStruct(byte[] data, int offset) {
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(data);
                buffer.order(ByteOrder.nativeOrder());
                buffer.position(offset);
                read(buffer);
            }
        }

        // 创建结构体对象
        MyStruct struct1 = new MyStruct();
        struct1.a = 1;
        struct1.b = 2;
        struct1.c = 3;

        // 将对象转化为字节数组
        byte[] data = struct1.getPointer().getByteArray(0, struct1.size());

        // 使用字节数组和起始位置创建新的结构体对象
        MyStruct struct2 = new MyStruct(data, 0);

        // 输出结果
        System.out.println("原对象: " + struct1.toString());
        System.out.println("新对象: " + struct2.toString());
        System.out.println("是否相等: " + Arrays.equals(data, struct2.getPointer().getByteArray(0, struct2.size())));
    }
}

例2：使用Structure实现C语言中的链表结构

import com.sun.jna.Structure;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Example2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义链表结构体类
        class ListNode extends Structure {
            public int data;
            public ListNode.ByReference next;

            // 定义Java对象和本地物理地址之间的转化方法
            public static class ByReference extends ListNode implements Structure.ByReference {}
            public static class ByValue extends ListNode implements Structure.ByValue {}
        }

        // 定义链表头
        ListNode head = new ListNode();
        head.data = 1;
        head.next = null;

        // 创建链表
        ListNode currentNode, newNode;
        currentNode = head;
        for(int i=2; i<=10; i++) {
            newNode = new ListNode();
            newNode.data = i;
            newNode.next = null;
            currentNode.next = newNode;
            currentNode = currentNode.next;
        }

        // 遍历链表
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        currentNode = head;
        while(currentNode != null) {
            list.add(currentNode.data);
            currentNode = currentNode.next;
        }

        // 输出链表
        System.out.println("链表元素为: " + list.toString());
    }
}

这两个示例展示了使用Structure类实现Java对象和本地物理地址之间的转化和在Java应用程序中使用C语言中的链表结构的过程。 这应该对初学者们非常有用。