Masters IIGLI et IGLII – Programmation générique et conception objet – 2005-2006 – Claude Montacié 1 Cours n° 10 Interopérabilité logicielle I Entre C++

Masters IIGLI et IGLII – Programmation générique et conception objet – 2005-2006 – Claude Montacié1

Cours n° 10Cours n° 10

Interopérabilité logicielle IInteropérabilité logicielle IEntre C++ et JavaEntre C++ et Java


1. Java Native Interface (JNI)

1. Appel en Java de méthodes C++

2. Appel en C++ de la JVM

Sommaire


INTRODUCTIONINTRODUCTION

Programmation multilingue en Java, C++ et PerlProgrammation multilingue en Java, C++ et Perl

Intérêts

Java – Interfaces multilingues multimédia, communication réseau et services Web

C++ – Calcul intensif (calcul opérationnel, graphes, grandes masse de données, …)

Perl – Facilité de développement, bibliothèque de composants d’ingénierie linguistique (Flemm, Emerge, Brill, …)

Méthodes utilisées

Java Native Interface - communications Java <-> C++

Edition de liens - communications C++ <-> Perl


1. JAVA NATIVE INTERFACE1. JAVA NATIVE INTERFACE

PrincipesPrincipes


1. JAVA NATIVE INTERFACE1. JAVA NATIVE INTERFACE

BibliographieBibliographie

La programmationSheng Liang, «Java(TM) Native Interface: Programmer's Guide and Specification », Addison-Wesley, 2000.

La bible Rob Gordon, «Essential JNI : Java Native Interface», Prentice All, 1998.

Sitessunsite.tus.ac.jp/java/docs/jdk1.1/jni.pdf (site officiel)xdprof.sourceforge.net/doxygen/structJNIEnv__.html (documentation API)


1.1. APPEL DE METHODES C++ EN JAVA1.1. APPEL DE METHODES C++ EN JAVA

PropriétésPropriétés

Appel à des librairies C et C++ (Cobol, Ada, Fortran) en Java

Appels à des fonctions et des méthodes C++

Passage de paramètres (primitifs, String, tableaux, classes, objets),

Lecture et modification d’objets Java (dans les fonctions et méthodes C++)



MéthodologieMéthodologie

6 Etapes

Création et compilation de la classe Java

Modificateur « native » aux méthodes externes (pas de bloc d’instructions)

Lecture de la librairie dynamique des méthodes externes

Copie du fichier compilé (.class) dans un répertoire du projet C++

Création de l’interface (.h) par l’outil SUN « javah –jni …. »

Création et compilation des méthodes C++ correspondantes

Création de la librairie dynamique

Copie de la librairie dynamique dans le répertoire du projet Java



Caractéristiques des méthode C++ correspondantesCaractéristiques des méthode C++ correspondantes

JNIEXPORT Pr JNICALL Nm (env, OC, [Pe])

Pr : paramètre de retour

Nm : nom de la méthode C++

env : référence sur l’environnement Java

OC : un objet ou une classe dans le cas d’une méthode de classe

Norme de construction du Nom de la méthode C++

Préfixe « Java » + « _ » +

Nom du package Java + « _ » +

Nom classe Java + « _ » +

Nom méthode Java + « _ » +

[Signature méthode (polymorphisme)]



Correspondance entre les types Java primitifs et les types JNICorrespondance entre les types Java primitifs et les types JNI

Java JNI taille en bits

boolean jboolean 8, unsigned

byte jbyte 8

char jchar 16, unsigned

short jshort 16

int jint 32

long jlong 64

float jfloat 32

double jdouble 64

void void n/a



Correspondance avec les types Java complexesCorrespondance avec les types Java complexes

Java JNI

tout objet Java jobject

toute classe Java jclass

TableaujbyteArray, jcharArray, jshortArray,jintArray, jlongArray, jfloatArray, jdoubleArray, jbooleanArray

Tableau d’objets jobjectarray

String jstring



Signature des méthodes Signature des méthodes

Norme de construction à partir des paramètres d’entrées et de retour (Concaténation des signatures des types des paramètres)

Types primitifs

« B » byte

« C » char

« D » double

« F » float

« I » int

« J » long

« S » short

« Z » boolean

Objets « L » + nom du package + nom de la classe

Tableaux « [ » + signature de l’élément

Signature de la méthode « ( » + signatures des paramètres d’entrée + « ) » +

signature du paramètre de retour



Méthodes de la classe JNIEnv (496)Méthodes de la classe JNIEnv (496)

Conversion de String et de tableaux

Méthodes Get… (Java -> C++)

Méthodes Set… (C++ -> Java)

Caractéristiques d’une classe, d’un objet, d’une méthode

Création/Destruction d’un objet

Appel de méthodes de classe (statiques) ou d’instance

Traitement des exceptions


1.1.1. APPEL DE METHODES C++ EN JAVA1.1.1. APPEL DE METHODES C++ EN JAVA

Exemple1 – exo1.java (pas de paramètres)Exemple1 – exo1.java (pas de paramètres)

package cours4;

public class exo1 {

static native void fonction1();

public static void main(String[] args) {

// chargement de la librairie lib1.dll

System.loadLibrary("composantsDESS/lib1");

fonction1();

}

}



cours4_exo1.h – void fonction1(void)cours4_exo1.h – void fonction1(void)

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include <jni.h>

extern "C" {

/*

* Class: cours4_exo1

* Method: fonction1

* Signature: ()V

*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_cours4_exo1_fonction1

(JNIEnv *, jclass);

}



lib1.cpp – void fonction1(void)lib1.cpp – void fonction1(void)

#include "cours4_exo1.h"

#include <iostream>

using namespace std;

JNIEXPORT void JNICALL Java_cours4_exo1_fonction1(JNIEnv *env, jclass) {

cout << "C++: Mon premier appel Java->C++" << endl;

}



lib1.dlllib1.dll

Création d’une librairie dynamique

dllwrap --driver-name=c++ --add-stdcall-alias -s lib1.o -o lib1.dll

Recopie dans un répertoire accessible

Exécution

Java: chargement de la librairie lib1.dll

Java: appel de la méthode native fonction1()

C++: Mon premier appel Java->C++



Exemple2 – exo2.java (paramètres de type primitifs)Exemple2 – exo2.java (paramètres de type primitifs)

package cours4;

public class exo2 {

static native int fonction2(int i, int j);



int i = 3,j = 4;

System.out.println(i + " + " + j + " = " +fonction2(i,j));

}

}



cours4_exo2.h – int fonction2(int, int)cours4_exo2.h – int fonction2(int, int)


#include <jni.h>

extern "C" {

/*


* Method: fonction2

* Signature: (II)I

*/

JNIEXPORT jint JNICALL Java_cours4_exo2_fonction2

(JNIEnv *, jclass, jint, jint);

}



lib2.cpp – int fonction2(int, int)lib2.cpp – int fonction2(int, int)


JNIEXPORT jint JNICALL Java_cours4_exo2_fonction2

(JNIEnv *env, jclass, jint i, jint j) {

return i*j;

}

Exécution de exo2.java

Java: chargement de la librairie lib2.dll

Java: appel de la méthode native fonction2()

3 + 4 = 12



Exemple3 – exo3.java (String, tableau, polymorphisme)Exemple3 – exo3.java (String, tableau, polymorphisme)

package cours4;

public class exo3 {

static native void Affiche(double x);

static native void Affiche(String mess);

static native double Maximum(double[] vect);


double[] vect = {1.2, 2.3, 0.8, 5.1, 3.2};


Affiche("Recherche de l'élément maximum");

double max = Maximum(vect); Affiche(max);

}

}



cours4_exo3.h (1) – void Affiche(double)cours4_exo3.h (1) – void Affiche(double)


#include <jni.h>

extern "C" {

/*


* Method: Affiche

* Signature: (D)V

*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_cours4_exo3_Affiche__D

(JNIEnv *, jclass, jdouble);



cours4_exo3.h (2) – void Affiche(string)cours4_exo3.h (2) – void Affiche(string)

/*


* Method: Affiche

* Signature: (Ljava/lang/String;)V

*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_cours4_exo3_Affiche__Ljava_lang_String_2

(JNIEnv *, jclass, jstring);



cours4_exo3.h (3) – double Maximum(double[])cours4_exo3.h (3) – double Maximum(double[])

/*


* Method: Maximum

* Signature: ([D)D

*/

JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_cours4_exo3_Maximum

(JNIEnv *, jclass, jdoubleArray);

}



lib3.cpp (1) – void Affiche(double)lib3.cpp (1) – void Affiche(double)


#include <string>

#include <vector>

#include <iostream>


JNIEXPORT void JNICALL Java_cours4_exo3_Affiche__D

(JNIEnv *env, jclass, jdouble x) {

cout << x << endl;

}



lib3.cpp (2) – void Affiche(string)lib3.cpp (2) – void Affiche(string)

JNIEXPORT void JNICALL Java_cours4_exo3_Affiche__Ljava_lang_String_2

(JNIEnv *env, jclass, jstring jstr) {

// recopie dans un tableau puis dans une string C++

string cstr(env->GetStringUTFChars(jstr, NULL));

cout << cstr << endl;

// libération de la mémoire allouée pour le tableau

env->ReleaseStringUTFChars(jstr, cstr.c_str());

}



lib3.cpp (3) – double Maximum(double[])lib3.cpp (3) – double Maximum(double[])

JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_cours4_exo3_Maximum

(JNIEnv *env, jclass, jdoubleArray jtab){

// taille du tableau java et recopie dans un tableau C++

jint taille = env->GetArrayLength(jtab);

jdouble *ctab = env->GetDoubleArrayElements(jtab, NULL);

// calcul du maximum

double max = ctab[0];

for (int i=1; i < taille; i++)

if (ctab[i] > max) max = ctab[i];

// libération de la mémoire allouée pour le tableau C++

env->ReleaseDoubleArrayElements(jtab, ctab, 0);

return (jdouble)max; }



Exemple4 – exo4.java (classe Date3.java) Exemple4 – exo4.java (classe Date3.java)

public class exo4 {


Date3 heure = new Date3(); heure.AccesInstance();

}

}

import cours2.Date2;

public class Date3 extends Date2 {

static {System.loadLibrary("composantsDESS/lib4");}

native void AccesInstance();

}



cours4_Date3.h – void AccesInstance(void)cours4_Date3.h – void AccesInstance(void)


#include <jni.h>

extern "C" {

#endif

/*

* Class: cours4_Date3

* Method: AccesInstance

* Signature: ()V

*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_cours4_Date3_AccesInstance

(JNIEnv *, jobject);

}



lib4.cpp (1) – void AccesInstance(void) - descripteurlib4.cpp (1) – void AccesInstance(void) - descripteur

#include "cours4_Date3.h"

#include <iostream>


JNIEXPORT void JNICALL Java_cours4_Date3_AccesInstance

(JNIEnv *env, jobject obj) {

// accès au descripteur de classe

jclass cls = env->GetObjectClass(obj);



lib4.cpp (2) – void AccesInstance(void) - Accèslib4.cpp (2) – void AccesInstance(void) - Accès

// accès à un attribut

jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "minute", "I");

jint minute = env->GetIntField(obj, fid);

cout << minute << endl;

env->SetIntField(obj, fid, minute+1);

// accès à une méthode

jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "Afficher2", "()V");

env->CallVoidMethod(obj, mid);

}


1.2. APPEL DE LA JVM EN C++1.2. APPEL DE LA JVM EN C++

PropriétésPropriétés

Appel aux fonctionnalités de la JVM en Cobol, Ada, Fortran, C et C++

Chargement de classes Java,

Création, lecture et modification d’objets Java,

Appel des méthodes Java (passage de paramètres),

Interception et génération d’exceptions,


1.2.1. APPEL DE LA JVM EN C++ 1.2.1. APPEL DE LA JVM EN C++

Création de la machine virtuelle Java (JVM) Création de la machine virtuelle Java (JVM)

4 Etapes

Positionnement des options en fonction de la version de Java (1, 2, bientôt 3),

Chargement de la librairie dynamique de gestion de la JVM,

Recherche de la fonction de création de la JVM (createJVM)

Création de la machine virtuelle

Implémentation Java2 (fonction CppToJava)

Trois paramètres d’entrée (2 strings + 1 booléen)

emplacement de la librairie dynamique de gestion de la JVM,

répertoire de travail

création (true) / destruction (false)

Paramètre de retour (JNIEnv)

référence sur un environnement Java



Exemple - exo5.cpp (1)Exemple - exo5.cpp (1)

int main(int argc, char *argv[]) {

// création de la JVM

JNIEnv* env = CppToJava(pathJVM, pathUser, true);

// lecture de la classe Java « Exo1.class » du cours 1

jclass cls = env->FindClass("cours1/exo1");

// recherche de la méthode d’entrée main()

jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(cls, "main", "([Ljava/lang/String;)V");

// Lecture de la classe « java.lang.String »

jclass stringClass = env->FindClass("java/lang/String");



Exemple - exo5.cpp (2)Exemple - exo5.cpp (2)

// Création de l’objet « args », instance de la classe String

jstring jstr;

jobjectArray args = env->NewObjectArray(1, stringClass, jstr);

// Appel de méthode main(args) de la classe Exo1

env->CallStaticVoidMethod(cls, mid, args);

// Destruction de la JVM

CppToJava(pathJVM, pathUser, false);

}

Documents

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