大家好，今天分享的是使用C/C++編寫一個讀取串口數據的代碼，然后將其編譯成Windows下的動態鏈接庫（.dll文件），然后寫一個簡單的java demo來調用C/C++接口。

眾所周知，java開發項目會比較方便，尤其是在一些大型項目中，java開發效率會比較高，但是一些底層的東西和一些追求效率的東西，依然會傾向使用C/C++,這是他們不可替代的優勢。所以有時會需要兩者混合起來，C/C++完成一部分較底層的功能，提供接口給java調用。

由于本人主要是從事嵌入式相關，對java也不是很熟，所以今天主要是把整個流程過一遍，把整個流程打通，搞清楚如何制作動態庫，如何被java調用即可。關于動態庫的內容，還可以參考我之前的文章。

還有就是今天所有的操作都是在命令行中完成，不會使用任何IDE ，這也符合我們嵌入式開發的習慣，能用命令行就沒必要去安裝臃腫的IDE軟件，所以大家需要先在自己的DOS窗口中安裝好必要的工具，g++用于編譯c++代碼，安裝java的jdk以提供java環境，另外把nmake路徑添加到環境變量中就可以使用Makefile了。

一、編寫cpp功能函數

這一部分就是具體的功能實現，比如在本次中，我們需要讀取串口數據，那么至少涉及四個接口：打開串口，設置波特率等參數，讀取數據，關閉串口。我們需要使用c++代碼把這四個接口的具體實現寫出來，新建一個文件夾，用于存放文件，在里面新建一個dllApi.cpp和dllApi.h文件。

dllApi.h:

#ifndef DLLAPI_H
#define DLLAPI_H
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
class ComHelper  {
public:
    // bool Open(void);      //打開串口
    void DLL_API_Set(int baud);    //設置串口信息
    char* DLL_API_Read(char str[],int length);
    bool DLL_API_Close(void);
    bool DLL_API_OPEN(void);
};

dllApi.cpp:

#include "dllApi.h"
HANDLE  hCom ;
bool ComHelper::DLL_API_OPEN(void)
{
    int num;
    const char* com="COM";
    char buf[100]={0};
    cout<<"請輸入要打開的串口號，輸入1打開COM1"<

這里面主要是涉及兩個很重要的函數，CreateFile 和 ReadFile 函數，這兩個函數是Windows下的API，可以直接調用，關于具體的函數功能及用法，這里暫時不討論，其實和linux下的驅動是很類似的。

二、編寫一個java的demo

Java2cpp.java ：

public class Java2cpp
{
static
{
System.loadLibrary("javaCallcpp");
}


public native boolean DLL_OPEN();
public native void DLL_Set(int baud);    //設置串口信息
public native String DLL_Read(char str[],int length);
public native boolean DLL_Close();


public static void main(String args[])
{


    System.out.println("code test....");
    boolean ret;
    char buf[]={0};
    String str;
    Java2cpp com = new Java2cpp();
    ret=com.DLL_OPEN();
    if(!ret)
    {
        System.out.println("打開串口失敗");
        return;
    }
    System.out.println("打開串口成功");
    com.DLL_Set(115200);
    while(true)
    {
        str=com.DLL_Read(buf, 100);
        System.out.println(str);
    }
}
}

這里主要注意兩個點，一個是使用System.loadLibrary( "javaCallcpp" );導入了一個庫，這個庫的名字是javaCallcpp 也就是說待會兒我們要生成一個javaCallcpp.dll的文件。第二點是public native boolean DLL_OPEN ();等幾個API。

使用native關鍵字說明這個方法是原生函數，也就是這個方法是用C/C++語言實現的，并且被編譯成了DLL，由java去調用。使用native關鍵字說明這個方法是原生函數，也就是這個方法是用C/C++語言實現的，并且被編譯成了DLL，由java去調用。這些函數的實現體在DLL中，JDK的源代碼中并不包含，你應該是看不到的。對于不同的平臺它們也是不同的。這也是java的底層機制，實際上java就是在不同的平臺上調用不同的native方法實現對操作系統的訪問的。

這個時候還沒有dll文件，因此有了第三步：

三、生成dll文件

首先進入到文件目錄，在命令行中使用

javac -h ./ Java2cpp.java

命令生成Java2cpp.h文件，這個頭文件是不可修改的，大概長這樣

接下來新建一個Java2cpp.cpp文件，在這個文件中調用第一步中實現的接口

Java2cpp.cpp :

#include "Java2cpp.h"
#include "dllApi.h"
JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1OPEN
  (JNIEnv *, jobject)
{
    ComHelper com;
    bool var=0;
    var=com.DLL_API_OPEN();
    return var;
}


JNIEXPORT void JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Set
  (JNIEnv *, jobject, jint baud)
{
    ComHelper com;
    com.DLL_API_Set(115200);
    return;
}


JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Read
  (JNIEnv * env, jobject, jcharArray ay, jint)
{
    char array[1024];
    char* buf=array;
    int len=strlen(buf);

    jstring ret;
    ComHelper com;
    com.DLL_API_Read(array,100);


    //將char[] 轉化為jstring
    //定義java String類 strClass
     jclass strClass = (env)->FindClass("Ljava/lang/String;");
     //獲取java String類方法String(byte[],String)的構造器,用于將本地byte[]數組轉換為一個新String
    jmethodID ctorID = (env)->GetMethodID(strClass, ", "([BLjava/lang/String;)V");
    //建立byte數組
    jbyteArray bytes = (env)->NewByteArray((jsize)strlen(buf));
    //將char* 轉換為byte數組
    (env)->SetByteArrayRegion(bytes, 0, (jsize)strlen(buf), (jbyte*)buf);
    //設置String, 保存語言類型,用于byte數組轉換至String時的參數
    jstring encoding = (env)->NewStringUTF("gbk"); 
    //將byte數組轉換為java String,并輸出
    ret= (jstring)(env)->NewObject(strClass, ctorID, bytes, encoding);
    return ret;
}


JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Close
  (JNIEnv *, jobject)
{
    bool ret;
    ComHelper com;
    ret=com.DLL_API_Close();
    return ret;
}

實際上你也可以直接在這里實現具體的功能代碼，這樣就省掉第一步了，不過為了一個分層的思想，更方便維護，還是不要省掉第一步比較好。

在這個文件中，使用#include "dllApi.h" 來調用第一步中的接口，然后這個文件是被java程序調用的，這里要稍微注意一下數據類型的轉化。 比如char[] 轉化為jstring。

然后在命令行中將前面的dllApi.cpp 和這個Java2cpp.cpp同時編譯成dll文件。

g++ -shared -fPIC Java2cpp.cpp dllApi.cpp -o javaCallcpp.dll -I "F:\\Program Files\\Java\\jdk-11.0.12\\include"  -I "F:\\Program Files\\Java\\jdk-11.0.12\\include\\win32"

這樣在目錄中就出現了javaCallcpp.dll文件。

四、編譯并運行java程序

在命令行中輸入

javac Java2cpp.java

生成Java2cpp.class文件，.class文件就是java編譯后的可執行文件

最后在命令行中輸入

java Java2cpp  //注意沒有.class后綴

就可以運行java程序了。

這樣就成功實現了java調用dll庫,我們也可以將上面那些命令寫成Makefile文件，和linux下的Makefile是一樣的，只不過在Windows下不是make命令，而是nmake，使用時需要將nmake的路徑添加到系統環境變量中。

總結：

1、編寫cpp具體的功能接口代碼

2、編寫java程序，使用native關鍵字聲明調用本地接口

3、javac -h (在舊版本中直接使用javah)生成頭文件，根據頭文件編寫對應cpp源文件

4、使用g++ 編譯生成.dll文件

5、使用javac xxx.java生成xxx.class文件并執行

當然如果不習慣使用命令行，也可以結合Visual Studio 和 Eclipse 兩個IDE進行操作，在這里不做闡述。