thinking in java 附录A 使用非JAVA代码

2006-01-07 01:32:00





附录A 使用非Java代码
A.1 Java固有接口
A.1.1 调用固有方法
A.1.2 访问JNI函数：JNIEnv自变量
A.1.3 传递和使用Java对象
A.1.4 JNI和Java违例
A.1.5 JNI和线程处理
A.1.6 使用现成代码
A.2 微软的解决方案
A.3 J/Direct
A.3.1 @dll.import引导命令
A.3.2 com.ms.win32包
A.3.3 汇集
A.3.4 编写回调函数
A.3.5 其他J/Direct特性
A.4 本原接口（RNI）
A.4.1 RNI总结
A.5 Java/COM集成
A.5.1 COM基础
A.5.2 MS Java/COM集成
A.5.3 用Java设计COM服务器
A.5.4 用Java设计COM客户
A.5.5 ActiveX/Beans集成
A.5.6 固有方法与程序片的注意事项
A.6 CORBA
A.6.1 CORBA基础
A.6.2 一个例子
A.6.3 Java程序片和CORBA
A.6.4 比较CORBA与RMI
A.7 总结

附录A 使用非JAVA代码

JAVA语言及其标准API（应用程序编程接口）应付应用程序的编写已绰绰有余。但在某些情况下，还是必须使用非JAVA编码。例如，我们有时要访问操作系统的专用特性，与特殊的硬件设备打交道，重复使用现有的非Java接口，或者要使用“对时间敏感”的代码段，等等。与非Java代码的沟通要求获得编译器和“虚拟机”的专门支持，并需附加的工具将Java代码映射成非Java代码（也有一个简单方法：在第15章的“一个Web应用”小节中，有个例子解释了如何利用标准输入输出同非Java代码连接）。目前，不同的开发商为我们提供了不同的方案：Java 1.1有“Java固有接口”（Java Native Interface，JNI），网景提出了自己的“Java运行期接口”（Java Runtime Interface）计划，而微软提供了J/Direct、“本源接口”（Raw Native Interface，RNI）以及Java/COM集成方案。
各开发商在这个问题上所持的不同态度对程序员是非常不利的。若Java应用必须调用固有方法，则程序员或许要实现固有方法的不同版本——具体由应用程序运行的平台决定。程序员也许实际需要不同版本的Java代码，以及不同的Java虚拟机。
另一个方案是CORBA（通用对象请求代理结构），这是由OMG（对象管理组，一家非赢利性的公司协会）开发的一种集成技术。CORBA并非任何语言的一部分，只是实现通用通信总线及服务的一种规范。利用它可在由不同语言实现的对象之间实现“相互操作”的能力。这种通信总线的名字叫作ORB（对象请求代理），是由其他开发商实现的一种产品，但并不属于Java语言规范的一部分。
本附录将对JNI，J/DIRECT，RNI，JAVA/COM集成和CORBA进行概述。但不会作更深层次的探讨，甚至有时还假定读者已对相关的概念和技术有了一定程度的认识。但到最后，大家应该能够自行比较不同的方法，并根据自己要解决的问题挑选出最恰当的一种。

A.1 Java固有接口
JNI是一种包容极广的编程接口，允许我们从Java应用程序里调用固有方法。它是在Java 1.1里新增的，维持着与Java 1.0的相应特性——“固有方法接口”（NMI）——某种程度的兼容。NMI设计上一些特点使其未获所有虚拟机的支持。考虑到这个原因，Java语言将来的版本可能不再提供对NMI的支持，这儿也不准备讨论它。
目前，JNI只能与用C或C++写成的固有方法打交道。利用JNI，我们的固有方法可以：
■创建、检查及更新Java对象（包括数组和字串）
■调用Java方法
■俘获和丢弃“异常”
■装载类并获取类信息
■进行运行期类型检查
所以，原来在Java中能对类及对象做的几乎所有事情在固有方法中同样可以做到。

A.1.1 调用固有方法
我们先从一个简单的例子开始：一个Java程序调用固有方法，后者再调用Win32的API函数MessageBox()，显示出一个图形化的文本框。这个例子稍后也会与J/Direct一志使用。若您的平台不是Win32，只需将包含了下述内容的C头：
#include >windows.h<
替换成：
#include >stdio.h<
并将对MessageBox()的调用换成调用printf()即可。
第一步是写出对固有方法及它的自变量进行声明的Java代码：

999页程序

在固有方法声明的后面，跟随有一个static代码块，它会调用System.loadLibrary()（可在任何时候调用它，但这样做更恰当）System.loadLibrary()将一个DLL载入内存，并建立同它的链接。DLL必须位于您的系统路径，或者在包含了Java类文件的目录中。根据具体的平台，JVM会自动添加适当的文件扩展名。

1. C头文件生成器：javah
现在编译您的Java源文件，并对编译出来的.class文件运行javah。javah是在1.0版里提供的，但由于我们要使用Java 1.1 JNI，所以必须指定-jni参数：
javah -jni ShowMsgBox
javah会读入类文件，并为每个固有方法声明在C或C++头文件里生成一个函数原型。下面是输出结果——ShowMsgBox.h源文件（为符合本书的要求，稍微进行了一下修改）：

1000页程序

从“#ifdef_cplusplus”这个预处理引导命令可以看出，该文件既可由C编译器编译，亦可由C++编译器编译。第一个#include命令包括jni.h——一个头文件，作用之一是定义在文件其余部分用到的类型；JNIEXPORT和JNICALL是一些宏，它们进行了适当的扩充，以便与那些不同平台专用的引导命令配合；JNIEnv，jobject以及jstring则是JNI数据类型定义。

2. 名称管理和函数签名
JNI统一了固有方法的命名规则；这一点是非常重要的，因为它属于虚拟机将Java调用与固有方法链接起来的机制的一部分。从根本上说，所有固有方法都要以一个“Java”起头，后面跟随Java方法的名字；下划线字符则作为分隔符使用。若Java固有方法“过载”（即命名重复），那么也把函数签名追加到名字后面。在原型前面的注释里，大家可看到固有的签名。欲了解命名规则和固有方法签名更详细的情况，请参考相应的JNI文档。

3. 实现自己的DLL
此时，我们要做的全部事情就是写一个C或C++源文件，在其中包含由javah生成的头文件；并实现固有方法；然后编译它，生成一个动态链接库。这一部分的工作是与平台有关的，所以我假定读者已经知道如何创建一个DLL。通过调用一个Win32 API，下面的代码实现了固有方法。随后，它会编译和链接到一个名为MsgImpl.dll的文件里：

1001页程序

若对Win32没有兴趣，只需跳过MessageBox()调用；最有趣的部分是它周围的代码。传递到固有方法内部的自变量是返回Java的大门。第一个自变量是类型JNIEnv的，其中包含了回调JVM需要的所有挂钩（下一节再详细讲述）。由于方法的类型不同，第二个自变量也有自己不同的含义。对于象上例那样的非static方法（也叫作实例方法），第二个自变量等价于C++的“this”指针，并类似于Java的“this”：都引用了调用固有方法的那个对象。对于static方法，它是对特定Class对象的一个引用，方法就是在那个Class对象里实现的。
剩余的自变量代表传递到固有方法调用里的Java对象。主类型也是以这种形式传递的，但它们进行的“按值”传递。
在后面的小节里，我们准备讲述如何从一个固有方法的内部访问和控制JVM，同时对上述代码进行更详尽的解释。

A.1.2 访问JNI函数：JNIEnv自变量
利用JNI函数，程序员可从一个固有方法的内部与JVM打交道。正如大家在前面的例子中看到的那样，每个JNI固有方法都会接收一个特殊的自变量作为自己的第一个参数：JNIEnv自变量——它是指向类型为JNIEnv_的一个特殊JNI数据结构的指针。JNI数据结构的一个元素是指向由JVM生成的一个数组的指针；该数组的每个元素都是指向一个JNI函数的指针。可从固有方法的内部发出对JNI函数的调用，做法是撤消对这些指针的引用（具体的操作实际很简单）。每种JVM都以自己的方式实现了JNI函数，但它们的地址肯定位于预先定义好的偏移处。
利用JNIEnv自变量，程序员可访问一系列函数。这些函数可划分为下述类别：
■获取版本信息
■进行类和对象操作
■控制对Java对象的全局和局部引用
■访问实例字段和静态字段
■调用实例方法和静态方法
■执行字串和数组操作
■产生和控制Java异常
JNI函数的数量相当多，这里不再详述。相反，我会向大家揭示使用这些函数时背后的一些基本原理。欲了解更详细的情况，请参阅自己所用编译器的JNI文档。
若观察一下jni.h头文件，就会发现在#ifdef _cplusplus预处理器条件的内部，当由C++编译器编译时，JNIEnv_结构被定义成一个类。这个类包含了大量内嵌函数。通过一种简单而且熟悉的语法，这些函数让我们可以从容访问JNI函数。例如，前例包含了下面这行代码：
(*jEnv)-