开发语言互相调用
最近完成了一个项目，用到了多种开发语言间的相互调用，在此做一个总结，希望对大家有所帮助。
1 Java调用C++
Java调用C++的方法是在Java中声明native方法，而在C++动态链接库中实现该方法。
1) 在Java中把方法声明为native，传入参数和返回值建议采用简单类型，否则处理会比较麻烦；
2) 编译Java文件；
3) 用javah根据编译后的文件生成C++需要的头文件；
4) 在C++中实现该方法；
5) 编译C++的实现为动态链接库；
6) 在Java中用System.loadLibrary()方法加载生成的动态链接库文件。
我们就象调用一般的Java类一样调用该包含了本地方法的类了。
[注意]：
在使用过程中，发现有些API调用会失败，反复调用几次就成功了，没有找到很好的解决方法。
2 C++调用Java
在C++中调用Java的方法一般分为五个步骤：初始化虚拟机、获取类、创建类对象、调用方法和退出虚拟机。
1) 初始化虚拟机。
JNIEnv *env;
JavaVM *jvm;
JavaVMInitArgs vm_args;
JavaVMOption options[3];
int res;
//设置参数
options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE";
options[1].optionString = "-Djava.class.path=.";
options[2].optionString = "-verbose:jni";
vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
vm_args.nOptions = 3;
vm_args.options = options;
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
res = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args);
if (res >= 0)
{
//创建虚拟机成功
}
一个应用程序只需要一个虚拟机，但是每个线程需要自己的虚拟机运行环境。我们从一个虚拟机获取多个当前线程的运行环境，代码如下：
int result=0;
result=jvm->AttachCurrentThread( reinterpret_cast<void**>( &env ), 0 );
if(result>=0)
{
//获取运行环境成功
}
当线程退出时，需要释放本线程使用的运行环境。
jvm->DetachCurrentThread();
2) 获取类
在进行方法调用之前，需要先获取相应的类，类名称必须包括包名，其中的“.”用“/”代替。
jclass JavaClass;
JavaClass = env->FindClass("com/test/TestInterface");
if(JavaClass != 0)
{
//获取成功
}
3) 创建类对象
如果需要调用的方法静态方法，则可以跳过本步骤。反之，则需要构造该对象。构造对象是通过调用类的构造函数来实现的，构咱函数的方法声明为<init>, GetMethodID方法的参数在下一步骤详细说明。
jobject obj;
jmethodID ctor;
ctor = env->GetMethodID(JavaClass,"<init>","()V");
if(ctor != 0)//获取方法成功
{
obj = env->NewObject(JavaClass, ctor);
}
4) 调用方法
调用一个方法需要两个步骤：获取方法句柄和调用方法。
jmethodID methodID = env->GetMethodID( JavaClass, "setTest","(I)V");
if(methodID!=0)//获取方法成功
{
env->CallVoidMethod( obj, methodID,12);
}
GetStaticMethodID是用来获取静态方法的定义，GetMethodID则是获取非静态的方法定义。他们传入参数的参数依次为：类定义、方法名称和方法的定义，方法的定义可以用jdk中带的javap工具反编译class文件获取，其格式如下：
public void setTest(int inTest);
Signature: (I)V
Signature后面的内容就是方法的定义。
CallVoidMethod是对获取的方法进行调用，JNI接口中提供了一系列的同类方法，包括静态方法的调用函数（如：CallStaticXXXMethod）和非静态的方法（如：CallXXXMethod），其中XXX表示的不同方法返回类型，包括int、object等等。
5) 退出虚拟机
退出虚拟机调用方法如下：
jvm->DestroyJavaVM();
在JNI接口定义和众多文档中都说，只有最后一个线程退出时，该方法才会返回，但是我只用一个线程，调用该方法也无法返回。故此建议系统退出时执行该方法，或者整个程序退出时，让虚拟机自己释放。
[注意]：
Ø 在处理中文字符串时，需要注意Java的char是双字节的，采用Unicode编码，在和C++中的char转换时，需要用到系统API：WideCharToMultiByte和MultiByteToWideChar。
Ø 注意对运行环境中对象引用时的释放，以免引起内存泄漏。
jstring str;
wchar_t *w_buffer =(wchar_t *)env->GetStringChars(str,0);
env->ReleaseStringChars(str,(const unsigned short *)w_buffer);
3 Delphi调用C++
Delphi可以直接调用C++开发的动态链接库中的函数，但是主要调用时方法需要申明为stdcall，否则可能会引起传入的参数压栈顺序不正确。
在实际应用中我们，我们很可能会需要传递类对象或者返回类对象，我们可以通过一种变通的方式来实现。我们通过五个步骤完成这个调用过程：定义C++接口、实现C++类、编译、定义Delphi接口和调用接口。
1) 定义C++接口
接口中需要被Delphi的方法必须声明为纯虚方法,该类需要声明为导出类。
class _declspec(dllexport) BaseTest
{
public:
virtual void __stdcall seTest(char * inData)=0;
}
2) 实现C++类
class Test:public BaseTest
{
public :
void __stdcall seTest(char * inData);
}
3) 编译
在动态库中声明一个导出的函数，由该方法生成对象，返回给动态链接库调用程序。
extern "C" _declspec(dllexport) void * __stdcall CreateObject();
编译C++实现的动态链接库，以备Delphi调用。
4) 定义Delphi接口
声明与C++中定义的相同的接口，方法也需要声明为纯虚方法。
type
MyTest=class
Procedure seTest (inData:PChar); virtual;stdcall;abstract;
5) 调用接口
在Delphi中调用动态链接库有两种方式，一种是在应用程序装载时调用，另一种是在应用程序运行时调用。比较简单的方式是应用程序装载时调用，在Delphi源文件中如下声明：
function CreateObject:MyTest ; stdcall; external 'Test.dll';
调用就比较简单了了。
MyTest test:=CreateObject();
Test.seTest(‘test String’);
[注意]：
Ø 传递参数的参数最好是简单类型，Delphi的string可以用PChar类型来传递,用户需要注意字符串空间的释放。
Ø 在Delphi中释放该对象调用free会失败，所以建议在定义接口时定义一个对象释放的方法，当然也必须是纯虚的方法。
[解决办法]
关于Java调用dll的方法
Java语言本身具有跨平台性，如果通过Java调用DLL的技术方便易用，使用Java开发前台界面可以更快速，也能带来跨平台性。
Java调用C/C 写好的DLL库时，由于基本数据类型不同、使用字节序列可能有差异，所以在参数传递过程中容易出现问题。
使用Java调用DLL动态链接库的方案通常有三种：JNI, Jawin, Jacob. 其中JNI(Java Native Interface)是Java语言本身提供的调用本地已编译的函数库的方法，本身具有跨平台性，可以在不同的机器上调用不同的本地库。Jawin和Jacob都是sourceforge.net的开源项目，都是基于JNI技术的依赖Windows的实现，使得在Windows平台下使用COM和DLL的更加方便。
JNI
sun相关文档：http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/jni/spec/jniTOC.html
JNI的完整例子 ：http://www.pconline.com.cn/pcedu/empolder/gj/java/0506/642328.html
JNI的应用方案是基于Java类和本地函数相映射的。其使用DLL的步骤还是相对比较麻烦，不但涉及到Java编程，还涉及到C/C 编程。
JNI的使用步骤是：
1.编写Java类，用该类将DLL对外提供的函数服务进行声明，其中的Java方法均声明为native，其方法签名可以自定义，不用实现函数体。
2.用Javah工具将该Java类生成对应的.h头文件。
3.最重要的比较麻烦的一步：编写C/C 代码实现.h头文件中声明的函数，该C/C 代码中包含jni.h头文件，并且编写代码时使用其中定义好的数据类型作为函数的输入和返回数据类型进行编程。用这种方法实现数据类型转换。例如数据类型：boolean(java) à jboolean(jni.h: typedef unsigned char jboolean)，在自己编写的C/C 代码中使用数据类型jboolean映射Java中的boolean类型。在该步骤中，可以在C/C 代码中调用已经存在的DLL库。
4.另外编写的Java代码时就可以使用该Java类了。
在第3步中，编写C/C 函数时，可以使用一个叫interface pointer的env指针来调用JNI提供的一系列(很多)函数，用这些函数来访问JVM的对象和数据。
使用JNI的缺点：使用比较麻烦，需要对已有的DLL进行封装，需要对C/C 比较了解。
使用JNI的优点：可以跨平台调用本地库。
Jawin
官方网站：http://jawinproject.sourceforge.net/
官方文档(Jawin介绍): http://jawinproject.sourceforge.net/jawin.html
官方文档(Jawin使用DLL)：http://jawinproject.sourceforge.net/jawinuserguide_dll.html
官方文档(Jawin数据指令): http://jawinproject.sourceforge.net/instruction_docs.html
Jawin的应用方案是基于函数调用时采用原始字节流传递数据的。就是在Java中指明一个DLL中的某个函数后，通过原始字节流(需要考虑参数数据类型所占的存储字节数及系统使用的字节序列)传递给该DLL函数需要的参数，其返回值也是通过原始字节流解析的方式获得正确的值。
Jawin的使用步骤：
1.环境配置：下载Jawin；Jawin.dll放入工程目录下；Jawin.jar相关jar文件加入到运行库中(LibPath或者Eclipse下配置工程的BuildPath-AddLibrary)。
2.获得函数指针：new FuncPtr("DllFileName.DLL", "dllFunctionName");
3.用LittleEndianOutputStream将函数需要的参数写入到一个原始字节流NakedByteStream。
4.最重要的一步：调用FuncPtr.invoke()。传入参数比较复杂。
5.解析上一步的返回值(字节数组)。
第4步中传入的参数包括：
1.指令字符串。一个"XXX:Y:ZZZ"格式的字符串。其含义分别是传入参数中的每个字节的数据类型意义、返回值的类型、需要从传入指针中读取的数据(inout类型参数)。比如：
函数签名int func(int, int, struct s*, char*); //其中struct s*调用完函数后需要读出，struct s所占字节数为16。
其指令字符串为：IIP16G:I 4L4n16L4。该字符串在解析返回值(字节数组)时，首先应该是返回类型I对应的4个字节，然后是inout类型的参数中n16对应的16个字节。
其中字符串的意义可以在Jawin提供的文件instructions.h中找到，或者在官方文档(Jawin数据指令)中找到常用的一些指令字符串的意义。
2.传入参数的总字节大小。
3.前面写好的传入参数的原始字节流。
4.一个object数组。
5.ReturnFlags，用以根据C/C 返回值将C/C 的错误转换为Java的异常并抛出。其中CHECK_NONE表示不检查；CHECK_FALSE和CHECK_WIN32分别表示返回0是FALSE和SUCCESS，根据是否出错决定是否抛出异常；CHECK_HRESULT表示使用COM模型中的HRESULT作为返回值，其错误码可以配置。
使用Jawin的缺点：不方便调试，几乎所有的错误都抛出同样的异常COMException；需要对数据类型的转换比较了解；不能跨平台，对Windows的依赖性比较强。
使用Jawin的优点：方便使用，不用进行C/C 开发，不用对原始DLL进行封装就可以方便使用。
Jacob
官方文档：http://danadler.com/jacob/
Jacob是Java-Com Bridge的缩写，也可以用来调用DLL。其底层也是使用JNI实现，也具有Windows 的平台依赖性，由于网上有人反映其易用性不如jawin，所以没有深入了解。
[解决办法]
C程序中调用Java方法一个潜在的问题
JNI提供了C程序和Java程序的互操作机制。通常每个进程C进程只能启动一个JVM实例。在工程中，发现对于C程序fork派生的父子进程，可能存在以下潜在的问题：
条件：
1、C程序中创建了JVM实例。
2、C程序fork出子进程。
3、子进程中调用Java方法，进行了某些特定操作，如打开了文件流并没有关闭；或new了apache.axis的Service对象；或调用了某些JavaBean的toXml方法。
结果：
子进程可能会挂起。用strace查看，子进程阻塞在了futex系统调用。
futex是Linux的一种同步机制，在2.5.7内核引入。经测试，对于RHEL AS3（Kernel 2.4），此问题偶然发生（也挂起在futex系统调用，暂不知道2.4中为什么有futex）；对于RHEL AS4或Ubuntu 7.10（Kernel 2.6），此问题几乎一定发生。我们猜测是Java中对文件操作的同步机制与futex有冲突，造成了死锁。具体原因有待分析，目前需要尽量避免在使用JNI的程序中进行上述操作。
