Applicazioni native in java

Invocare Applicazioni Native in Java Slides Originali e codice d’esempio: http://courses.coreservlets.com/Course-Materials/java5.html Traduzione a cura di: http://www.javastaff.com

Agenda
Opzioni di integrazione
Eseguire applicazioni native
Invocare funzioni native

Collegamento a programmi in altri Linguaggi
Invocare i programmi al livello OS
Usare ProcessBuilder per invocare un programma scelto a caso, passando argomenti presi dallo standard input, e leggere i risultati dallo standard output
Pro: facile da utilizzare, puo’ invocare qualsiasi applicazione.
Contro: numero limitato di argomenti da passare, lento: overhead all’avvio considerevole.
Utilizzare le socket
Utilizzare le socket per scambiare dati
Pro: veloce in locale, possibilità di distribuire le componenti su piu’ macchine
Contro: set up laborioso, necessità di un protocollo di comunicazione e di un parsing dei dati
Utilizzare metodi nativi
Utilizzare JNI per linkare codice C e Java
Pro: veloce: utilizzabile per interazioni che richiedono particolare cura.
Contro: metodo molto laborioso, necessita conoscenze di C, C++ o assebly

Invocazione di applicazioni Native
Creare un ProcessBuilder
ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder("program", "argument");
Notare che le variabili di sistema non sono automaticamente settate (il PATH ad esempio), quindi va utilizzato il path completo.
Lanciare il processo
builder.start();
Opzioni
Attendere che il processo termini (bloccante)
Process p = builder.start();
int returnCode = p.waitFor();
Esaminare i valori di ritorno successivamente (non bloccante)
int returnCode = p.exitCode();

Esempio: Lanciare Internet Explorer
Path completo di Internet Explorer:
C:ProgrammiInternet Exploreriexplore.exe
In Java bisogna utilizzare per indicare
L’estensione .exe puo’ essere omessa in Windows
Internet Explorer accetta parametri da riga di comando
URL iniziale da mostrare
Sovrascrive l’homepage

Esempio: Codice
public class InvokeIE {
public static void main(String[] args) {
String url = "http://www.javastaff.com/";
if (args.length > 0) {
url = args[0];
}
try {
ProcessBuilder builder =
new ProcessBuilder(
"C:rogramminternet Explorerexplore",
url);
builder.start();
} catch(Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
}

Esempio: risultati
DOS> java InvokeIE http://www.javastaff.com/

Leggere i risultati di un’applicazione nativa
Istanziare un ProcessBuilder
ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder("program", "argument");
Avviare il processo
Process p = builder.start();
Utilizzare un Reader (come input, non come output!)
BufferedReader reader = new BufferedReader (new InputStreamReader (p.get Input Stream()));
Leggere i risultati
Chiamare reader.readLine() finchè il risultato non è null
Chiudere lo stream
reader.close();

Esempio: Invocare il comando Unix “ls”
import java.io.*;
public class InvokeLS {
String flags = "-al";
if (args.length > 0) {
flags = args[0];
}
try {
ProcessBuilder builder =
new ProcessBuilder("/usr/bin/ls", flags);
Process process = builder.start();

Esempio: Invocare il comando Unix “ls”
BufferedReader reader =
new BufferedReader
(new InputStreamReader
(process.getInputStream()));
String line;
while((line = reader.readLine() ) != null) {
System.out.printf("Output: %s%n", line);
}
reader.close();
int status = process.exitValue();
if (status != 0) {
System.out.printf("Error: process exited with %d.%n",
status);
}
} catch(Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
}

Esempio: Invocare il comando Unix “ls” (Risultati indentati)
Unix> java InvokeLS
Output: total 12
Output: drwxr-xr-x 2 hall instruct
512 Nov 26 10:00 .
Output: drwxr-xr-x 6 hall instruct
2048 Nov 26 09:38 ..
Output: -rw-r--r-- 1 hall instruct
1257 Nov 26 10:00 InvokeLS.class
Output: -rw-r--r-- 1 hall instruct
846 Nov 26 10:00 InvokeLS.java

Invocare Metodi Nativi
E’ possibile chiamare funzioni C da Java
Le funzioni C++ devono essere dichiarate come "extern C"
Non si possono chiamare ad esempio funzioni FORTRAN, ma funzioni C possono facilmente (?) fungere da intermediari
Vedi http://www.csharp.com/javacfort.html
Si puo’ anche invocare funzioni Java da applicazioni C
Molto piu’ laborioso
Necessita noiosa programmazione a basso livello su entrambe le parti (Java e C)
Molto piu’ potente
Si possono passare tipi di dati reali (non solo stringhe)
Non si lancia un processo per il Sistema Operativo ad ogni chiamata
Maggiori dettagli
Generale: http://java.sun.com/docs/books/tutorial/native1.1/
MATLAB: http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/techdoc/ matlab_external/f44062.html

Utilizzare Metodi Nativi
Creare classi Java con metodi nativi
Metodi stub dichiarati native
Caricare le librerie shared utilizzando System.loadLibrary
Compilare il codice Java
Utilizzare normalmente javac
Creare un header per la classe Java
Usando "javah -jni ClassName "
Scrivere un programma C con le funzioni progettate
includere ClassName .h and jni.h
Compilare l’applicazione C come shared library
Includere come path must javahome /include e javahome /include/ operatingsystem
Lanciare il programma Java
Utilizzando normalmente java

Creare Classi Java
Bisogna usare la dichiarazione native
Must caricare le librerie shared prima di invocarne i metodi
public class HelloWorld {
static {
System.loadLibrary("hello");
}
public native void displayHelloWorld();
new HelloWorld().displayHelloWorld();
}
}

Creare un File Header
> javac HelloWorld.java
> javah -jni HelloWorld
Result: HelloWorld.h
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloWorld */
#ifndef _Included_HelloWorld
#define _Included_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
...
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld
(JNIEnv *, jobject);
...

Scrivere il programma C
#include <jni.h>
#include "HelloWorld.h"
#include <stdio.h>
JNIEXPORT void JNICALL
Java_HelloWorld_displayHelloWorld
(JNIEnv *env, jobject obj)
{
printf("Hello world! ");
return;
}

Compilare il programma C come libreria Shared
Bisogna includere i file .h files per JNI
Generali
Specifici del OS utilizzato
Solaris> gcc
-I/usr/java1.5/include
-I/usr/java1.5/include/solaris
HelloWorldImp.c
-o libhello.so

Invocare il programma Java
Solaris> java HelloWorld
Hello world!

Mappatura dei tipi Java in tipi C (Primitive) void void 64 jdouble double 32 jfloat float 64 jlong long 32 jint int 16 jshort short 16, unsigned jchar char 8 jbyte byte 8, unsigned jboolean boolean Size in Bits Native Type Java Type

Mappatura di Oggetti Java in C
Tutte le chiamate sono fatte per riferimento
Tutti gli oggetti sono jobject in C
Alcuni sottotipi di jobject predefiniti
jstring
jintArray, jshortArray, jlongArray
jfloatArray, jdoubleArray
jcharArray
jbyteArray
jbooleanArray
jobjectArray

Chiamare Metodi Java da C
Chiamare la funzione GetObjectClass
Chiamare GetMethodID
Chiamare CallVoidMethod
JNIEXPORT void JNICALL
Java_Callbacks_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj,
jint depth) {
jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, obj);
jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, cls,
"callback", "(I)V");
if (mid == 0) { return; }
printf("In C, depth = %d, about to enter Java ",
depth);
(*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid, depth);
printf("In C, depth = %d, back from Java ", depth);
}

Ricapitolando
Invocare applicazioni del sistema operativo
Utilizzare ProcessBuilder.start() per lanciare il programma con i parametri opzionali
E’ possibile leggere l’output
Utilizzando un BufferedReader sull’input stream
Si possono utilizzare le socket per la comunicazione
Vedere la letteratura precedente
Molto veloce se entrambe le applicazioni sono sulla stessa macchina
JNI offre l’integrazione piu’ elegante e performante
Implementazione noiosa e molto a basso livello. Manutenzione impegnativa.

Domande? Visitate il forum di http://www.javastaff.com se avete dubbi.

http://www.javastaff.com	185
http://www.slideshare.net	15
http://static.slideshare.net	2
http://web.archive.org	1

Applicazioni native in java

by federico.paparoni

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