一，项目前提：

我们目前是想实现一个人脸识别考勤的项目，而厂商给我们所提供的是c++封装好的jdk 。为了方便跟我们的Java平台对接，因此需要一些手段将C++项目融入到我们的Java 平台当中。我们最终选用JNA来对c++ sdk 来进行封装。项目使用jdk（1.8.0_201）、 idea（2018.3.3）、jna版本（3.4.0）

ps：小编在jna版本上曾经踩过坑，发现使用的jna（4.2.2）, 运行代码始终不成功，类继承 Structure 类的时候。重写

getFieldOrder() 方法写法也很繁琐， 后来发现很多人都用的是3.4.0版本的JNA 。并且这个版本的jna可以不用非要去重写getFieldOrder()这个方法。后面我们会提到为什么可以不用重写这个方法了。

二，项目方案选择：

JNI：是Java Native Interface的缩写，它提供了若干的API实现了Java和其他语言的通信（主要是C&C++）。从Java1.1开始，JNI标准成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。

1，JNI

1，jni的简单应用

2，jni在java中的应用（jdk1.1 之后才加入了JNI的概念：在 IO 、net 、lang包下面偏多）。下面我们去JDK中IO中去看下这些本地方法吧。

    /*** Reads a subarray as a sequence of bytes.* @param b the data to be written* @param off the start offset in the data* @param len the number of bytes that are written* @exception IOException If an I/O error has occurred.*/private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException;

这个方法是出现在 FileInputStream 这个类中。

    /*** Reads up to <code>b.length</code> bytes of data from this input* stream into an array of bytes. This method blocks until some input* is available.** @param      b   the buffer into which the data is read.* @return     the total number of bytes read into the buffer, or*             <code>-1</code> if there is no more data because the end of*             the file has been reached.* @exception  IOException  if an I/O error occurs.*/public int read(byte b[]) throws IOException {return readBytes(b, 0, b.length);}/*** Reads up to <code>len</code> bytes of data from this input stream* into an array of bytes. If <code>len</code> is not zero, the method* blocks until some input is available; otherwise, no* bytes are read and <code>0</code> is returned.** @param      b     the buffer into which the data is read.* @param      off   the start offset in the destination array <code>b</code>* @param      len   the maximum number of bytes read.* @return     the total number of bytes read into the buffer, or*             <code>-1</code> if there is no more data because the end of*             the file has been reached.* @exception  NullPointerException If <code>b</code> is <code>null</code>.* @exception  IndexOutOfBoundsException If <code>off</code> is negative,* <code>len</code> is negative, or <code>len</code> is greater than* <code>b.length - off</code>* @exception  IOException  if an I/O error occurs.*/public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {return readBytes(b, off, len);}

然后这个 readBytes(b, off, len) 方法就会调用上面的这个本地Native 方法。至于这些方法的作用，自己看一看应该也能看得懂，但至于Native内部怎么实现，也不必太过追究。

2，JNA的使用

1，JNA相比JNI有什么优势呢？

下面来看一看JNA的维基百科解释

PS：关键点在于：JNA的设计旨在以最少的努力以自然的方式提供原生访问。它能支持macOS，Microsoft Windows，FreeBSD / OpenBSD，Solaris，Linux，AIX，Windows Mobile和Android 这么多的平台。so, 我们选型JNA（3.4.0）

三、JNA爬坑历路

1，结构体和我们的Java类的数据类型的转换问题。

这里给老司机们推荐几篇文章，https://blog.csdn.net/ctwy291314/article/details/82895604 ， https://blog.csdn.net/ctwy291314/article/details/84626829 等等文章。这里其实有一些我没那样用，但是我的程序运行没有问题的。例如 c中 int 对应 java 中的 int 。还有附上JNA在GitHub（全球最大的同性交友网站）上的源码地址：https://github.com/java-native-access/jna 。

这里是在网上找的对数据类型转换的一张图表。我在使用过程中大体没有出现什么问题。

下面是我在程序中用到的一些数据类型转换的图表，还有就是我的demo。

（查询人脸识别人员组信息,pstInParam与pstOutParam内存由用户申请释放）

// 查询人脸识别人员组信息,pstInParam与pstOutParam内存由用户申请释放
CLIENT_NET_API BOOL CALL_METHOD CLIENT_FindGroupInfo(LLONG lLoginID, const NET_IN_FIND_GROUP_INFO* pstInParam, NET_OUT_FIND_GROUP_INFO *pstOutParam, int nWaitTime = 1000);

PS：这里的LLONG是我们自己自定义的一个类型。目的是考虑兼容32bit的操作系统和 64bit的操作系统。

下面是我对LLONG这种数据类型的封装，代码如下：

    public static class LLong extends IntegerType {private static final long serialVersionUID = 1L;/** Size of a native long, in bytes. */public static int size;static {size = Native.LONG_SIZE;if (Utils.getOsPrefix().toLowerCase().equals("linux-amd64")|| Utils.getOsPrefix().toLowerCase().equals("win32-amd64")) {size = 8;} else if (Utils.getOsPrefix().toLowerCase().equals("linux-i386")|| Utils.getOsPrefix().toLowerCase().equals("win32-x86")) {size = 4;}}

// 获取操作平台信息public static String getOsPrefix() {String arch = System.getProperty("os.arch").toLowerCase();final String name = System.getProperty("os.name");String osPrefix;switch(Platform.getOSType()) {case Platform.WINDOWS: {if ("i386".equals(arch))arch = "x86";osPrefix = "win32-" + arch;}break;case Platform.LINUX: {if ("x86".equals(arch)) {arch = "i386";}else if ("x86_64".equals(arch)) {arch = "amd64";}osPrefix = "linux-" + arch;}                break;default: {osPrefix = name.toLowerCase();if ("x86".equals(arch)) {arch = "i386";}if ("x86_64".equals(arch)) {arch = "amd64";}int space = osPrefix.indexOf(" ");if (space != -1) {osPrefix = osPrefix.substring(0, space);}osPrefix += "-" + arch;}break;}return osPrefix;}

public static String getOsName() {String osName = "";String osPrefix = getOsPrefix();if(osPrefix.toLowerCase().startsWith("win32-x86")||osPrefix.toLowerCase().startsWith("win32-amd64") ) {osName = "win";} else if(osPrefix.toLowerCase().startsWith("linux-i386")|| osPrefix.toLowerCase().startsWith("linux-amd64")) {osName = "linux";}return osName;}

上面写的一些Util来的这一些方法，就是对操作系统long类型的判断，32位系统的 long 类型占4字节， 64位系统的long类型占 8字节。

下面我们来看这个接口的C++中的封装。

void CDispatchGroupDlg::RefreshDispatchInfo(const char *szGroupId, BOOL bRefreshShow)
{int i = 0;BOOL bRet = FALSE;NET_IN_FIND_GROUP_INFO stuInParam = {sizeof(stuInParam)};NET_OUT_FIND_GROUP_INFO stuOutParam = {sizeof(stuOutParam)};stuOutParam.nMaxGroupNum = 50;NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO *pGroupInfo = NULL;stuOutParam.pGroupInfos = new NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO[stuOutParam.nMaxGroupNum];if (NULL == stuOutParam.pGroupInfos){MessageBox(ConvertString("Memory error"), "");bRet = FALSE;goto e_clear;}memset(stuOutParam.pGroupInfos, 0, sizeof(NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO)*stuOutParam.nMaxGroupNum);for (i = 0; i < stuOutParam.nMaxGroupNum; i++){pGroupInfo = stuOutParam.pGroupInfos + i;pGroupInfo->dwSize = sizeof(*pGroupInfo);}bRet = CLIENT_FindGroupInfo(m_lLoginID, &stuInParam, &stuOutParam, DEFAULT_WAIT_TIME);if (!bRet){MessageBox(ConvertString("Failed to find group infos!"), "");bRet = FALSE;goto e_clear;}for (i = 0; i < stuOutParam.nRetGroupNum; i++){pGroupInfo = stuOutParam.pGroupInfos + i;if (0 == strcmp(szGroupId, pGroupInfo->szGroupId)){memcpy(&m_stuDispatchGroupInfo, pGroupInfo, sizeof(m_stuDispatchGroupInfo));}}if (bRefreshShow){CleanDispatchList();m_DispatchInfoList.ResetContent();for (i = 0; i < m_stuDispatchGroupInfo.nRetChnCount; i++){CString str;str.Format("%4d                   %4d                %s", m_stuDispatchGroupInfo.nChannel[i]+1, m_stuDispatchGroupInfo.nSimilarity[i], "已布控");m_DispatchInfoList.AddString(str);NET_DISPATCH_INFO *pstDispatchInfo = new NET_DISPATCH_INFO;if (pstDispatchInfo){memset(pstDispatchInfo, 0, sizeof(*pstDispatchInfo));//pstDispatchInfo->nIndex = i;pstDispatchInfo->nChannel = m_stuDispatchGroupInfo.nChannel[i];pstDispatchInfo->nSimilarity = m_stuDispatchGroupInfo.nSimilarity[i];pstDispatchInfo->bDispatch = TRUE;m_lstDispatchChannelInfo.push_back(pstDispatchInfo);}}}

首先 NET_IN_FIND_GROUP_INFO stuInParam = {sizeof(stuInParam)}; sizeof() 库函数在c++中返回结构体对象返回的字节数。

// CLIENT_FindGroupInfo接口输入参数
typedef struct tagNET_IN_FIND_GROUP_INFO
{DWORD               dwSize;char                szGroupId[ST_COMMON_STRING_64];// 人员组ID,唯一标识一组人员,为空表示查询全部人员组信息
}NET_IN_FIND_GROUP_INFO;// CLIENT_FindGroupInfo接口输出参数
typedef struct tagNET_OUT_FIND_GROUP_INFO
{DWORD               dwSize;NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO *pGroupInfos;      // 人员组信息,由用户申请空间,大小为sizeof(NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO)*nMaxGroupNumint                 nMaxGroupNum;                  // 当前申请的数组大小int                 nRetGroupNum;                  // 设备返回的人员组个数
}NET_OUT_FIND_GROUP_INFO;

下面先来看看这两个结构体：

本例中用到的数据类型转换(跟上面不一样的数据类型)
demo	java	c++
	int	DWORD
	short	WORD
	LLONG	LONG

public class NET_IN_FIND_GROUP_INFO extends Structure implements Common{public int dwSize;public byte[] szGroupId = new byte[NET_COMMON_STRING_64];//人员组ID,唯一标识一组人员,为空表示查询全部人员组信息public NET_IN_FIND_GROUP_INFO(){this.dwSize = this.size();}@Overrideprotected List getFieldOrder() {return Arrays.asList(new String[] { "dwSize", "szGroupId" ,});}
}

public class NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO extends Structure implements Common {public int             dwSize;public int           emFaceDBType;                                     // 人员组类型,详见EM_FACE_DB_TYPE, 取值为EM_FACE_DB_TYPE中的值public byte[]        szGroupId = new byte[NET_COMMON_STRING_64];          // 人员组ID,唯一标识一组人员(不可修改,添加操作时无效)public byte[]      szGroupName = new byte[NET_COMMON_STRING_128];   // 人员组名称public byte[]         szGroupRemarks = new byte[NET_COMMON_STRING_256]; // 人员组备注信息public int             nGroupSize;                                       // 当前组内人员数public int          nRetSimilarityCount;                              // 实际返回的库相似度阈值个数public int[]      nSimilarity = new int[MAX_SIMILARITY_COUNT];     // 库相似度阈值，人脸比对高于阈值认为匹配成功public int         nRetChnCount;                                     // 实际返回的通道号个数public int[]         nChannel = new int[NET_MAX_CAMERA_CHANNEL_NUM];   // 当前组绑定到的视频通道号列表public int[]        nFeatureState = new int[MAX_FEATURESTATE_NUM];   // 人脸组建模状态信息:// [0]-准备建模的人员数量，不保证一定建模成功// [1]-建模失败的人员数量，图片不符合算法要求，需要更换图片// [2]-已建模成功人员数量，数据可用于算法进行人脸识别// [3]-曾经建模成功，但因算法升级变得不可用的数量，重新建模就可用public NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO(){this.dwSize = this.size();}@Overrideprotected List getFieldOrder() {return Arrays.asList(new String[] { "dwSize", "emFaceDBType","szGroupId","szGroupName", "szGroupRemarks" ,"nGroupSize", "nRetSimilarityCount","nSimilarity","nRetChnCount", "nChannel" ,"nFeatureState",});}}

我的Common 接口：都是放一些常量的接口，读者可不必在意。

this.dwSize = this.size(); 通过撸Structure 这个类的源码才知道这个类里面的Size，所以我们用构造方法来初始化结构体的dwSize;

下面我们来看一下Structure这个类的calculateSize() 方法的具体的实现方法，有兴趣的可以去撸一撸这个地方的实现原理。这里解决了 sizeof() 这个c++ 中的类库函数了。

int calculateSize(boolean force, boolean avoidFFIType) {boolean needsInit = true;Structure.LayoutInfo info;synchronized(layoutInfo) {info = (Structure.LayoutInfo)layoutInfo.get(this.getClass());}if (info == null || this.alignType != info.alignType || this.typeMapper != info.typeMapper || !this.fieldOrderMatch(info.fieldOrder)) {info = this.deriveLayout(force, avoidFFIType);needsInit = false;}if (info != null) {this.structAlignment = info.alignment;this.structFields = info.fields;info.alignType = this.alignType;info.typeMapper = this.typeMapper;info.fieldOrder = this.fieldOrder;if (!info.variable) {synchronized(layoutInfo) {layoutInfo.put(this.getClass(), info);}}if (needsInit) {this.initializeFields();}return info.size;} else {return -1;}}

PS：这个地方遇到的坑：1，刚开始我么还没有收到厂家的关于C++ 的代码，刚开始都不知道怎么入参合适，都不知道dwsize这个字段是个啥意思。后来他们给了厂家的c++的代码，于是马上装了一个vs 2015的社区版，在大佬的帮助下才艰难的把这个C++ 的程序跑起来。（因为我也是一直做的Java开发，对C++也不是很熟悉，全靠大学的那一点儿基础，还好大学学的C，C++ 还勉强算学的可以的类型，不然人都要炸掉。）

在调用这个接口的时候遇到了以下的问题：

1，NET_IN_FIND_GROUP_INFO stuIn = new NET_IN_FIND_GROUP_INFO();

stuIn = 1000；的这个时候完全不知道这里该怎么赋值，但是和厂家那边沟通他们那边感觉也不是开发人员，只知道这里是一定要赋值的，然后我就在这里赋值1000。发现调用这个CLIENT_FindGroupInfo()接口的时候接口始终返回false;

后来给 NET_OUT_FIND_GROUP_INFO stuOut = new NET_OUT_FIND_GROUP_INFO();

后来给 stuOut.dwSize = 1000; 发现调用这个CLIENT_FindGroupInfo()接口的时候接口始终返回true 了;

解决方案：后来发现 Structure 这个类中有一个size 参数，就是对应的是dwSize 这个参数的值：所以在构造函数中就将这个数值赋值进去。

2，我先把这个java部分代码贴出来：

public NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO[] findGroupInfo(LLong loginHandle , String groupId) {NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO[] groupInfoRet = null;/** 入参*/NET_IN_FIND_GROUP_INFO stuIn = new NET_IN_FIND_GROUP_INFO();System.arraycopy(groupId.getBytes(), 0, stuIn.szGroupId, 0, groupId.getBytes().length);/** 出参*/int max = 20;NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO[] groupInfo  = new NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO[max];for(int i = 0; i < max; i++) {groupInfo[i] = new NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO();}NET_OUT_FIND_GROUP_INFO stuOut = new NET_OUT_FIND_GROUP_INFO();stuOut.pGroupInfos = new Memory(groupInfo[0].size() * groupInfo.length);     // Pointer初始化stuOut.pGroupInfos.clear(groupInfo[0].size() * groupInfo.length);stuOut.nMaxGroupNum = groupInfo.length;ToolKits.SetStructArrToPointerData(groupInfo, stuOut.pGroupInfos);  // 将数组内存拷贝给Pointerif(Clibrary.INSTANCE.CLIENT_FindGroupInfo(loginHandle , stuIn, stuOut, 4000)) {// 将Pointer的值输出到 数组 NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFOToolKits.GetPointerDataToStructArr(stuOut.pGroupInfos, groupInfo);if(stuOut.nRetGroupNum > 0) {// 根据设备返回的，将有效的人脸库信息返回groupInfoRet = new NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO[stuOut.nRetGroupNum];for(int i = 0; i < stuOut.nRetGroupNum; i++) {groupInfoRet[i] = groupInfo[i];}}} else {log.info("查询人员信息失败");return null;}return groupInfoRet;}

如下是ToolKits 这个类的部分代码：

/*** 将结构体数组拷贝到内存** @param pNativeData* @param pJavaStuArr*/public static void SetStructArrToPointerData(Structure[] pJavaStuArr, Pointer pNativeData) {long offset = 0;for (int i = 0; i < pJavaStuArr.length; ++i) {SetStructDataToPointer(pJavaStuArr[i], pNativeData, offset);offset += pJavaStuArr[i].size();}}public static void SetStructDataToPointer(Structure pJavaStu, Pointer pNativeData, long OffsetOfpNativeData) {pJavaStu.write();Pointer pJavaMem = pJavaStu.getPointer();pNativeData.write(OffsetOfpNativeData, pJavaMem.getByteArray(0, pJavaStu.size()), 0, pJavaStu.size());}

头文件的说明：

NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO *pGroupInfos; // 人员组信息,由用户申请空间,大小为sizeof(NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO)*nMaxGroupNum。

C++中的代码：

memset(stuOutParam.pGroupInfos, 0, sizeof(NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO)*stuOutParam.nMaxGroupNum);

Java中的代码：

        stuOut.pGroupInfos = new Memory(groupInfo[0].size() * groupInfo.length);     // Pointer初始化stuOut.pGroupInfos.clear(groupInfo[0].size() * groupInfo.length);stuOut.nMaxGroupNum = groupInfo.length;ToolKits.SetStructArrToPointerData(groupInfo, stuOut.pGroupInfos);  // 将数组内存拷贝给Pointer

对于这种在 NET_OUT_FIND_GROUP_INFO 类中有一个属性是 pGroupInfos 是 Pointer 类型的。

public Pointer pGroupInfos; // 人员组信息,由用户申请空间，指向 NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO 的指针

说明：这个指针空间需要自己去开辟，指针指向NET_FACERECONGNITION_GROUP_INFO这个结构体。

1，首先用 Memory 开辟内存空间，然后调用java.sun.jna.Memory 类中的 clear()方法，目的是锁定内存，

本质是调用了jni里面的setMemory 方法。

2，结构体和Pointer之间的关系：

比如上面，我们会出现很多将Pointer 指向结构体，

public static void SetStructDataToPointer(Structure pJavaStu, Pointer pNativeData, long OffsetOfpNativeData) {pJavaStu.write();Pointer pJavaMem = pJavaStu.getPointer();pNativeData.write(OffsetOfpNativeData, pJavaMem.getByteArray(0, pJavaStu.size()),     0, pJavaStu.size());}

pJavaStu.getPointer();便可以得到一个Pointer类型了

pJavaStu.write(); Writes the fields of the struct to native memory

pJavaStu.read(); Reads the fields of the struct from native memory

https://java-native-access.github.io/jna/4.2.0/com/sun/jna/Structure.html 上面截图的来源；

2，数据类型转换问题：

下面是我自己整理的 java 和 C++ 平台数据类型转换的一个表格

数据类型转换
Java	C++	额外可以
LLONG(自己定义）64bit 就是 LONG 类型	LLONG
int	DWORD
int	BOOL
LONG	LDWORD
Pointer	void*
short	WORD
String / Pointer	char*
Structure	struct*/struct
String	const char * chDVRIP
`IntByReference`	int * error
Pointer stuUIDS	Structure *stuUIDs
Pointer pBuffer	char * pBuffer

四、总结

至此我在JNA这一块儿爬坑目前看似是告一段落，终于把接入商汤封装的SDK摄像头进行了封装。但是对 Structure 这个类的很多属性和方法仍然还不知道是怎么设计和运行的。比如 ALIGN_DEFAULT 、 ALIGN_NONE 、 ALIGN_GNUC 、ALIGN_MSVC 这四个属性分别代表什么意思呢？欢迎大家在博客下多多讨论交流这方面的经验。

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1，JNI

1，jni的简单应用

2，jni在java中的应用（jdk1.1 之后才加入了JNI的概念：在 IO 、net 、lang包下面偏多）。下面我们去JDK中IO中去看下这些本地方法吧。

2，JNA的使用

三、JNA爬坑历路

1，结构体和我们的Java类的数据类型的转换问题。

1，NET_IN_FIND_GROUP_INFO stuIn = new NET_IN_FIND_GROUP_INFO();

2，我先把这个java部分代码贴出来：

1，首先用 Memory 开辟内存空间，然后调用java.sun.jna.Memory 类中的 clear()方法，目的是锁定内存，

2，结构体和Pointer之间的关系：

2，数据类型转换问题：

四、总结

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1，首先用 Memory 开辟内存空间，然后调用java.sun.jna.Memory 类中的 clear()方法，目的是锁定内存，

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