一、背景
五一快乐吖！死肥宅正趁着五一这段时间，努力提升自己！
最近使用Java拦截Windows系统中一些默认事件时，发现了一些瓶颈。
我用Java操作浏览器、用Java最小化其他应用窗口，但是我发现这个操作，他都是异步的。
比如，写个程序，获取当前前置窗口，给他缩小。由于它是异步的，只是给操作系统发个通知你要缩小，但是否执行完，开发者不知道。实际上由于循环过快，就成了死循环一直获取到的是当前窗口，然后一直缩小当前窗口。最后把电脑卡死了。所以用Java写系统级的功能，并不好使。
经过我在C++/C#/Java/Go中的语言选型，以下排序分先后
| 开发语言 | 适用平台 | 适用场景 | 备注 |
|---|---|---|---|
| C++ | 跨平台 | 底层应用、上层应用 | - |
| C# | Windows | 底层应用、上层应用 | 也支持跨平台，但不如直接C++ |
| Java | 跨平台 | 上层应用 | 借助其他语言，如C/C++、C#可调用操作系统底层API |
| Go | 跨平台 | 上层应用 | 借助其他语言，如C/C++、C#可调用操作系统底层API。不过说替代C++，完全是扯淡，如果真要说作用，那就是为了分Java一杯羹。 |
二、动态链接库
2.1 概念
动态链接库（Dynamic Link Library，简称DLL）是一种Windows操作系统下常见的可执行文件格式，它包含了一些可被其他应用程序调用的函数和数据，可以用来实现模块化开发和共享代码等功能。
与静态链接库（Static Link Library，简称LIB）不同，DLL在程序运行时才会被加载和链接，而不是在编译时。这样做的好处是可以减小可执行文件的体积，并且可以在程序运行时动态加载和卸载DLL，从而实现模块化开发和动态扩展等功能。
DLL可以包含多个函数和数据，这些函数和数据都有一个独立的入口地址，可以被其他应用程序通过调用入口地址来使用。应用程序可以通过Windows API提供的一系列函数（如LoadLibrary、GetProcAddress等）来动态加载和链接DLL中的函数和数据，并在不需要时将其卸载。
使用DLL可以带来许多好处，比如：
- 代码复用：多个应用程序可以共享同一个DLL，从而避免重复编写相同的代码。
- 模块化开发：可以将大型应用程序拆分成多个DLL，每个DLL只包含一部分功能，从而降低代码复杂度，方便维护和升级。
- 动态加载和卸载：可以在程序运行时动态加载和卸载DLL，从而实现动态扩展和插件化开发等功能。
但是，DLL也存在一些缺点，比如：
- 版本兼容性问题：如果DLL的版本发生变化，调用该DLL的应用程序也需要相应地修改，否则可能会出现不兼容的问题。
- 安全性问题：DLL可以被其他应用程序调用，如果DLL中的代码存在漏洞或安全问题，可能会被黑客利用，造成安全风险。
- 性能问题：由于DLL需要动态加载和链接，所以在程序运行时可能会带来一些性能开销。
因此，在使用DLL时需要注意版本兼容性、安全性和性能等问题，合理地使用DLL可以提高代码复用和程序可维护性，提升开发效率和程序性能。
2.2 环境配置
开发IDE：Visual Studio 2022
该页面如果已安装，可以在 新建 - 安装多个工具和功能 选项中查找到
2.3 C++开发动态链接库
2.3.1 创建项目
2.3.2 编写代码
编写代码TestDLL.cpp
// TestDLL.cpp : 定义 DLL 的导出函数。
//
#include "pch.h"
#include "framework.h"
#include "TestDLL.h"
#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <string>
using namespace std;
// 这是导出变量的一个示例
TESTDLL_API int nTestDLL=0;
// 这是导出函数的一个示例。
TESTDLL_API int fnTestDLL(void)
{
return 0;
}
TESTDLL_API int add(int a, int b) {
int value = a + b;
//c++打印
cout << "C++打印: TestDLL add: " << value << endl;
//c打印
printf("C打印: TestDLL add: %d", value);
// 线程休眠5秒
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
return value;
}
TESTDLL_API void openBrowser(char* str) {
std::string cmd = "start " + std::string(str);
system(cmd.c_str());
}
// 这是已导出类的构造函数。
CTestDLL::CTestDLL()
{
return;
}
编写代码TestDLL.h头文件
// 下列 ifdef 块是创建使从 DLL 导出更简单的
// 宏的标准方法。此 DLL 中的所有文件都是用命令行上定义的 TESTDLL_EXPORTS
// 符号编译的。在使用此 DLL 的
// 任何项目上不应定义此符号。这样，源文件中包含此文件的任何其他项目都会将
// TESTDLL_API 函数视为是从 DLL 导入的，而此 DLL 则将用此宏定义的
// 符号视为是被导出的。
#ifdef TESTDLL_EXPORTS
#define TESTDLL_API __declspec(dllexport)
#else
#define TESTDLL_API __declspec(dllimport)
#endif
// 此类是从 dll 导出的
class TESTDLL_API CTestDLL {
public:
CTestDLL(void);
// TODO: 在此处添加方法。
};
extern TESTDLL_API int nTestDLL;
TESTDLL_API int fnTestDLL(void);
// 声明
/*
当C++代码包含C函数或C库的头文件时，由于C++和C语言在函数名称的处理方式上有所不同，C++编译器会将这些C函数或库中的函数名称按照C++的方式进行重整，这会导致函数名称被修改并在链接时找不到函数。
通过在C++代码中使用extern "C"说明符来修饰C函数，可以告诉C++编译器对函数名进行C语言风格的链接，从而避免函数名被重整导致链接错误。
*/
extern "C" TESTDLL_API int add(int a, int b);
extern "C" TESTDLL_API void openBrowser(char* str);
2.3.3 注意事项
参考学习JNA的一天-自定义DLL以及被Java调用 - 简书
由此代码就写完了。注意几点事项
- 项目编码设置为UTF-8，不是UTF-8 BOM
- 编译系统相应版本。
1.) 设置编码
2.) 编译系统相应版本
生成-配置管理器
2.3.4 编译
三、Java调用动态链接库
3.1 JNA与JNI
JNA是基于JNI技术，实现的一个Java库！
JNI（Java Native Interface）是Java提供的一种与本地代码交互的技术。通过JNI，Java程序可以调用本地编写的C/C++等语言编写的代码，也可以让本地代码调用Java程序中的对象和方法。
JNA（Java Native Access）是一个Java库，它允许Java应用程序直接访问本地库（如动态链接库，DLL）中的功能，而无需编写任何本地代码。JNA通过Java反射和动态代理技术，将Java数据类型和本地C数据类型进行映射，实现Java和本地代码之间的互操作。
JNA（Java Native Access）和JNI（Java Native Interface）都是Java与本地代码交互的技术，但它们有一些区别。
-
难易程度
- JNI的使用相对较为复杂，需要编写较多的底层代码，如头文件、Java虚拟机调用等，需要掌握C/C++语言。
- JNA的使用相对简单，只需要定义接口、使用注解、调用动态库函数即可，无需编写底层代码。
-
性能
- JNI在性能方面较为优秀，因为它直接操作本地内存，调用本地代码时速度较快。
- JNA在性能方面相对较差，因为它使用Java对象来表示本地内存，需要进行频繁的对象转换和内存拷贝。
-
平台兼容性
- JNI需要编写本地代码，因此需要针对不同的操作系统和平台进行不同的实现。
- JNA则是基于Java虚拟机实现的，因此可以很好地跨平台运行，无需考虑本地代码的兼容性问题。
-
使用场景
- JNI主要用于需要对本地代码进行直接控制的场景，如操作系统级别的编程、性能敏感的算法等。
- JNA则主要用于简化Java与本地库交互的过程，如调用本地的API函数等。
总的来说，JNA相比JNI使用起来更加简单、方便，并且具有良好的跨平台性，但在性能方面稍逊于JNI，因此需要根据具体的需求选择合适的技术。
3.2 JNI使用
使用步骤分为三步
- 定义Java方法
- 编写底层(C/C++)方法
- 编译和链接：将本地代码编译为动态链接库或静态库，并将其链接到Java程序中。在Java程序中调用native方法时，动态链接库将被加载并执行本地代码。
一般JNI的方法，都会带有native关键字，如下。
public native void hello();
实际手撕JNI，使用起来较为复杂，所以一般采用JNA库来实现功能
3.3 JNA使用
3.3.1 示例代码
添加maven依赖
<dependency>
<groupId>net.java.dev.jna</groupId>
<artifactId>jna</artifactId>
<version>5.12.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>net.java.dev.jna</groupId>
<artifactId>jna-platform</artifactId>
<version>5.12.1</version>
</dependency>
以下是JNA的使用示例
public interface TestDLL extends Library {
//加载dll，实例成对象。下面的方法，均为dll提供的方法
TestDLL instance = Native.load("C:\\Users\\meethigher\\Desktop\\DLL\\TestDLL\\x64\\Debug\\TestDLL.dll",TestDLL.class);
int add(int a,int b);
void openBrowser(String str);
}
进行测试
@Slf4j
public class Main {
public static void main(String[] args) {
log.info("start");
int add = TestDLL.instance.add(1, 2);
log.info("end");
System.out.println(add);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
TestDLL.instance.openBrowser(String.format("https://meethigher.top/%s", i));
}
}
}
3.3.1 数据类型对应关系
表格如下
| Java数据类型 | C/C++数据类型 |
|---|---|
| boolean | bool |
| byte | char |
| short | short |
| int | int |
| long | long long |
| float | float |
| double | double |
| char | char |
| String | const char* |
| byte[] | char* |
| short[] | short* |
| int[] | int* |
| long[] | long long* |
| float[] | float* |
| double[] | double* |
| char[] | char* |
| char | |
| String | const char* |
| byte[] | char* |
| short[] | short* |
| int[] | int* |
| long[] | long long* |
| float[] | float* |
| double[] | double* |
| char[] | char* |
