Java調(diào)用C/C++動(dòng)態(tài)庫(kù)dll操作串口實(shí)例

大家好，今天分享的是使用C/C++編寫(xiě)一個(gè)讀取串口數(shù)據(jù)的代碼，然后將其編譯成Windows下的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（.dll文件），然后寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的java demo來(lái)調(diào)用C/C++接口。

眾所周知，java開(kāi)發(fā)項(xiàng)目會(huì)比較方便，尤其是在一些大型項(xiàng)目中，java開(kāi)發(fā)效率會(huì)比較高，但是一些底層的東西和一些追求效率的東西，依然會(huì)傾向使用C/C++,這是他們不可替代的優(yōu)勢(shì)。所以有時(shí)會(huì)需要兩者混合起來(lái)，C/C++完成一部分較底層的功能，提供接口給java調(diào)用。

由于本人主要是從事嵌入式相關(guān)，對(duì)java也不是很熟，所以今天主要是把整個(gè)流程過(guò)一遍，把整個(gè)流程打通，搞清楚如何制作動(dòng)態(tài)庫(kù)，如何被java調(diào)用即可。關(guān)于動(dòng)態(tài)庫(kù)的內(nèi)容，還可以參考我之前的文章。

還有就是今天所有的操作都是在命令行中完成，不會(huì)使用任何IDE ，這也符合我們嵌入式開(kāi)發(fā)的習(xí)慣，能用命令行就沒(méi)必要去安裝臃腫的IDE軟件，所以大家需要先在自己的DOS窗口中安裝好必要的工具，g++用于編譯c++代碼，安裝java的jdk以提供java環(huán)境，另外把nmake路徑添加到環(huán)境變量中就可以使用Makefile了。

一、編寫(xiě)cpp功能函數(shù)

這一部分就是具體的功能實(shí)現(xiàn)，比如在本次中，我們需要讀取串口數(shù)據(jù)，那么至少涉及四個(gè)接口：打開(kāi)串口，設(shè)置波特率等參數(shù)，讀取數(shù)據(jù)，關(guān)閉串口。我們需要使用c++代碼把這四個(gè)接口的具體實(shí)現(xiàn)寫(xiě)出來(lái)，新建一個(gè)文件夾，用于存放文件，在里面新建一個(gè)dllApi.cpp和dllApi.h文件。

dllApi.h:

#ifndef DLLAPI_H
#define DLLAPI_H
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
class ComHelper  {
public:
    // bool Open(void);      //打開(kāi)串口
    void DLL_API_Set(int baud);    //設(shè)置串口信息
    char* DLL_API_Read(char str[],int length);
    bool DLL_API_Close(void);
    bool DLL_API_OPEN(void);
};

dllApi.cpp:

#include "dllApi.h"
HANDLE  hCom ;
bool ComHelper::DLL_API_OPEN(void)
{
    int num;
    const char* com="COM";
    char buf[100]={0};
    cout<<"請(qǐng)輸入要打開(kāi)的串口號(hào)，輸入1打開(kāi)COM1"<

這里面主要是涉及兩個(gè)很重要的函數(shù)，CreateFile 和 ReadFile 函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)是Windows下的API，可以直接調(diào)用，關(guān)于具體的函數(shù)功能及用法，這里暫時(shí)不討論，其實(shí)和linux下的驅(qū)動(dòng)是很類(lèi)似的。

二、編寫(xiě)一個(gè)java的demo

Java2cpp.java ：

public class Java2cpp
{
static
{
System.loadLibrary("javaCallcpp");
}


public native boolean DLL_OPEN();
public native void DLL_Set(int baud);    //設(shè)置串口信息
public native String DLL_Read(char str[],int length);
public native boolean DLL_Close();


public static void main(String args[])
{


    System.out.println("code test....");
    boolean ret;
    char buf[]={0};
    String str;
    Java2cpp com = new Java2cpp();
    ret=com.DLL_OPEN();
    if(!ret)
    {
        System.out.println("打開(kāi)串口失敗");
        return;
    }
    System.out.println("打開(kāi)串口成功");
    com.DLL_Set(115200);
    while(true)
    {
        str=com.DLL_Read(buf, 100);
        System.out.println(str);
    }
}
}

這里主要注意兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)是使用System.loadLibrary( "javaCallcpp" );導(dǎo)入了一個(gè)庫(kù)，這個(gè)庫(kù)的名字是javaCallcpp 也就是說(shuō)待會(huì)兒我們要生成一個(gè)javaCallcpp.dll的文件。第二點(diǎn)是public native boolean DLL_OPEN ();等幾個(gè)API。

使用native關(guān)鍵字說(shuō)明這個(gè)方法是原生函數(shù)，也就是這個(gè)方法是用C/C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，并且被編譯成了DLL，由java去調(diào)用。使用native關(guān)鍵字說(shuō)明這個(gè)方法是原生函數(shù)，也就是這個(gè)方法是用C/C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，并且被編譯成了DLL，由java去調(diào)用。這些函數(shù)的實(shí)現(xiàn)體在DLL中，JDK的源代碼中并不包含，你應(yīng)該是看不到的。對(duì)于不同的平臺(tái)它們也是不同的。這也是java的底層機(jī)制，實(shí)際上java就是在不同的平臺(tái)上調(diào)用不同的native方法實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)的訪問(wèn)的。

這個(gè)時(shí)候還沒(méi)有dll文件，因此有了第三步：

三、生成dll文件

首先進(jìn)入到文件目錄，在命令行中使用

javac -h ./ Java2cpp.java

命令生成Java2cpp.h文件，這個(gè)頭文件是不可修改的，大概長(zhǎng)這樣

接下來(lái)新建一個(gè)Java2cpp.cpp文件，在這個(gè)文件中調(diào)用第一步中實(shí)現(xiàn)的接口

Java2cpp.cpp :

#include "Java2cpp.h"
#include "dllApi.h"
JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1OPEN
  (JNIEnv *, jobject)
{
    ComHelper com;
    bool var=0;
    var=com.DLL_API_OPEN();
    return var;
}


JNIEXPORT void JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Set
  (JNIEnv *, jobject, jint baud)
{
    ComHelper com;
    com.DLL_API_Set(115200);
    return;
}


JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Read
  (JNIEnv * env, jobject, jcharArray ay, jint)
{
    char array[1024];
    char* buf=array;
    int len=strlen(buf);

    jstring ret;
    ComHelper com;
    com.DLL_API_Read(array,100);


    //將char[] 轉(zhuǎn)化為jstring
    //定義java String類(lèi) strClass
     jclass strClass = (env)->FindClass("Ljava/lang/String;");
     //獲取java String類(lèi)方法String(byte[],String)的構(gòu)造器,用于將本地byte[]數(shù)組轉(zhuǎn)換為一個(gè)新String
    jmethodID ctorID = (env)->GetMethodID(strClass, ", "([BLjava/lang/String;)V");
    //建立byte數(shù)組
    jbyteArray bytes = (env)->NewByteArray((jsize)strlen(buf));
    //將char* 轉(zhuǎn)換為byte數(shù)組
    (env)->SetByteArrayRegion(bytes, 0, (jsize)strlen(buf), (jbyte*)buf);
    //設(shè)置String, 保存語(yǔ)言類(lèi)型,用于byte數(shù)組轉(zhuǎn)換至String時(shí)的參數(shù)
    jstring encoding = (env)->NewStringUTF("gbk"); 
    //將byte數(shù)組轉(zhuǎn)換為java String,并輸出
    ret= (jstring)(env)->NewObject(strClass, ctorID, bytes, encoding);
    return ret;
}


JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Close
  (JNIEnv *, jobject)
{
    bool ret;
    ComHelper com;
    ret=com.DLL_API_Close();
    return ret;
}

實(shí)際上你也可以直接在這里實(shí)現(xiàn)具體的功能代碼，這樣就省掉第一步了，不過(guò)為了一個(gè)分層的思想，更方便維護(hù)，還是不要省掉第一步比較好。

在這個(gè)文件中，使用#include "dllApi.h" 來(lái)調(diào)用第一步中的接口，然后這個(gè)文件是被java程序調(diào)用的，這里要稍微注意一下數(shù)據(jù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)化。 比如char[] 轉(zhuǎn)化為jstring。

然后在命令行中將前面的dllApi.cpp 和這個(gè)Java2cpp.cpp同時(shí)編譯成dll文件。

g++ -shared -fPIC Java2cpp.cpp dllApi.cpp -o javaCallcpp.dll -I "F:\\Program Files\\Java\\jdk-11.0.12\\include"  -I "F:\\Program Files\\Java\\jdk-11.0.12\\include\\win32"

這樣在目錄中就出現(xiàn)了javaCallcpp.dll文件。

四、編譯并運(yùn)行java程序

在命令行中輸入

javac Java2cpp.java

生成Java2cpp.class文件，.class文件就是java編譯后的可執(zhí)行文件

最后在命令行中輸入

java Java2cpp  //注意沒(méi)有.class后綴

就可以運(yùn)行java程序了。

這樣就成功實(shí)現(xiàn)了java調(diào)用dll庫(kù),我們也可以將上面那些命令寫(xiě)成Makefile文件，和linux下的Makefile是一樣的，只不過(guò)在Windows下不是make命令，而是nmake，使用時(shí)需要將nmake的路徑添加到系統(tǒng)環(huán)境變量中。

總結(jié)：

1、編寫(xiě)cpp具體的功能接口代碼

2、編寫(xiě)java程序，使用native關(guān)鍵字聲明調(diào)用本地接口

3、javac -h (在舊版本中直接使用javah)生成頭文件，根據(jù)頭文件編寫(xiě)對(duì)應(yīng)cpp源文件

4、使用g++ 編譯生成.dll文件

5、使用javac xxx.java生成xxx.class文件并執(zhí)行

當(dāng)然如果不習(xí)慣使用命令行，也可以結(jié)合Visual Studio 和 Eclipse 兩個(gè)IDE進(jìn)行操作，在這里不做闡述。