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：

1. 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。
2. 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。
3. 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：

1. 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。
2. 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。
3. 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

1. 项目编码设置为UTF-8，不是UTF-8 BOM
2. 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

1. 定义Java方法
2. 编写底层(C/C++)方法
3. 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*