java_programowanie_sieciowe.pdf

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA – Rozdzia ł 8

Rozdział 8 Integracja Javy z innymi językami - JNI.

Programowanie sieciowe

8. 1 . 1 Obs ł uga metod rodzimych w kodzie Javy

8. 1 .2 Kompilacja i generacja plików nag ł ówkowych

8. 1 .3 Implementacja metody rodzimej - funkcja a

biblioteka

8. 1 .4 Dost ę p do metod i pól zdefiniowanych w Javie

8.2 Programowanie sieciowe

8.2. 1 Adresowanie komputerów w sieci (InetAddress i URL)

8.2.2 Komunikacja przez Internet (klient-serwer)

8.3 Serwlety

8.3. 1 Model obs ł ugi wiadomo ś ci

8.3.2 Ś rodowisko wykonywania serwletów

8.3.3 Kontrola ś rodowiska wymiany wiadomo ś ci

8.3.4 Metody wywo ł ywania serwletów

8.3.5 Obs ł uga protoko ł u HTTP – pakiet

javax.servlet.http.*

8.3.6 Bezpiecze ń stwo serwletów

8.4 Zdalne wywo ł ywanie metod - RMI

8.4. 1 Typy obiektów i relacje pomi ę dzy nimi w RMI

8.4.2 Komunikacja w procesie zdalnego wykonywania metod

8.4.3 Konstrukcja obiektu zdalnego – oprogramowanie

serwera

8.4.4 Oprogramowanie klienta

8.4.5 Uruchamianie systemu.

8.1 Integracja Javy z innymi językami - Java Native Interface (JNI)

Tworząc programy w środowisku języka programowania Java napotyka się

czasami na ograniczenia związane z dostępem do specyficznych dla danej platformy

cech. Konieczne jest wówczas zastosowanie narzędzi obsługujących te cechy a

następnie zaimplementowanie tych narządzi w kodzie programu tworzonego w Javie.

Operacja taka jest możliwa poprzez wykorzystanie swoistego interfejsu pomiędzy

kodem w Javie a kodem programu stworzonego w innym środowisku, np. C lub C++.

Co więcej wykorzystanie istniejących już funkcji (napisanych wcześniej w innych

językach programowania niż Java) może znacznie uprościć tworzenie nowej aplikacji

w Javie, szczególnie wtedy gdy liczy się czas. Interfejs umożliwiający to specyficzne

połączenie kodów został nazwany Java Native Interface, lub w skrócie JNI. Każda

funkcja napisana w innym języku niż Java a implementowana bezpośrednio w kodzie

Javy nosi nazwę metody rodzimej („native method”) i wymaga jawnej,

sformalizowanej deklaracji. Metody rodzime mogą wykorzystywać obiekty Javy tak,

jak to czynią metody tworzone w Javie, a więc tworzyć obiekty, używać je oraz

modyfikować. Aby funkcjonalność metod rodzimych była pełna metody te mogą

wywoływać metody tworzone w Javie, przekazywać im parametry i pobierać wartości

lub referencje zwracane przez te metody. Możliwa jest również obsługa wyjątków

metod rodzimych.

Czym jest więc JNI? JNI to interfejs zawierający:

generator pliku nagłówkowego metody rodzimej (np. javah -jni);

formalizację deklaracji metody rodzimej,

definicję i rzutowanie typów danych,

8-3

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA –

8. 1 Integracja Javy z innymi j ę zykami - Java Native Interface

(JNI)

plik nagłówkowy środowiska rodzimego (np. plik jni.h dla środowiska C);

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA – Rozdzia ł 8

zbiór metod (funkcji) umożliwiających wymianę danych i ustawianie stanów (np.

wyjątków, monitora, itp.).

Implementacja JNI polega najprościej na wykonaniu następujących działań:

1. stworzenie programu w Javie zawierającego deklarację metody rodzimej (native);

2. kompilacja programu;

3. generacja pliku nagłówkowego środowiska rodzimego dla klasy stworzonego

programu (javah -jni);

4.stworzenie implementacji metody rodzimej z wykorzystaniem plików

nagłówkowych interfejsu JNI i klasy stworzonego programu ;

5. kompilacja metody rodzimej i umieszczenie jej w bibliotece;

6. uruchomienie programu korzystającego z metody rodzimej poprzez ładowanie

biblioteki.

8.1.1 Obsługa metod rodzimych w kodzie Javy

Pierwszym krokiem w implementacji interfejsu JNI jest stworzenie kodu w

Javie obsługującego metody rodzime. Najprostsza struktura obsługi może wyglądać

następująco:

Przykład 8.1:

//Informacje.java:

class Informacje{

//deklaracja metody rodzimej

public native int infoSystemu(String parametr);

//ładowanie biblioteki zawierającej implementację metody rodzimej

static{

}

System.loadLibrary(”sysinfo”);

//wykorzystanie metody rodzimej

public static void main(String args[]){

Informacje i = new Informacje();

int status = i.infoSystemu(”CZAS”);

}

}// koniec class Informacje

Powyższy szkic stosowania metod rodzimych zawiera trzy bloki. Pierwszy z nich

deklaruje metodę rodzimą, która różni się od pozostałych metod tym, że używany jest

specyfikator „native” w deklaracji. Drugi blok to kod statyczny ładowany przy

interpretowaniu (kompilacji) kodu bajtów pobierający bibliotekę przechowujący

realizację metody rodzimej. Ostatni blok to zastosowanie metody rodzimej.

Zadeklarowanie metody jako „native” oznacza, że kompilator ma uznać daną metodę

jako rodzimą zdefiniowaną i zaimplementowaną poza Javą. Podana w deklaracji

metody rodzimej nazwa jest odwzorowywana później na nazwę funkcji w kodzie

rodzimym zgodnie z regułą:

nazwa -> Java_NazwaPakietu_NazwaKlasy_nazwa, czyli np.

8-4

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA –

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA – Rozdzia ł 8

infoSystemu -> Java_Informacje_infoSystemu, (brak nazwy pakietu, gdyż klasa

Informacje zawiera się w pakiecie domyślnym, który nie posiada nazwy).

Wykorzystanie bibliotek, w których znajduje się realizacja metod rodzimych wymaga,

aby biblioteki te były dostępne dla uruchamianego programu, tzn. musi być

odpowiednio ustalona ścieżka dostępu.

8.1.2 Kompilacja i generacja plików nagłówkowych

Kompilacja kodu Javy wykorzystującego metody rodzime odbywa się tak samo

jak dla czystego kodu Javy, np. javac -g Informacje.java.

Nowością jest natomiast wygenerowanie pliku nagłówkowego, jaki zawarty będzie w

kodzie metody rodzimej. Generacja taka wymaga zastosowania narzędzia javah,

które generuje plik nagłówkowy o nazwie takiej jak podana nazwa klasy z

rozszerzeniem .h (header - nagłówek) tworzony w tym samym katalogu gdzie

znajduje się plik klasy programu. Przykładowo wywołanie polecenia:

j javah - j jn i i Informac j je

spowoduje wygenerowanie następującego pliku nagłówkowego:

Przykład 8.2:

//Informacje.h:

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

#include <jni.h>

/* Header for class Informacje */

#ifndef _Included_Informacje

#define _Included_Informacje

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

* Class: Informacje

* Method: infoSystemu

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

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Informacje_infoSystemu

(JNIEnv *, jobject, jstring);

#ifdef __cplusplus

}

#endif

Jak widać jest to nagłówek dla kodu metody rodzimej tworzonego w C/C++.

Zasadniczo można tworzyć implementacje metod rodzimych w innych językach ale to

wymaga indywidualnego podejścia (konwersji typów i nazw), stąd zaleca się

korzystanie jedynie z C/C++ do obsługi metod rodzimych. W zasadniczej części

nagłówka (poza analizą składni dla C czy C++) zawarto opis metody używając do

8-5

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA –

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA – Rozdzia ł 8

tego komentarza zawierającego nazwę klasy, w ciele której zadeklarowano metodę

rodzimą, nazwę metody rodzimej w kodzie Javy oraz podpis (sygnatura) metody.

Sygnatura metody ma format (typy-argumentów)typy-zwracane ; gdzie poszczególne

typy są reprezentowane przez swoje sygnatury, i tak:

sygnatura znaczenie typu w Javie

boolean

char

short

int

long

float

double

Lpełna-nazwa-klasy

pełna nazwa klasy

[typ

typ[]

W powyższym przykładzie pliku nagłówkowego widnieje informacja, że metoda

zawiera argument o sygnaturze Ljava/lang/String czyli obiekt klasy String oraz

zwraca wartość typu o sygnaturze I czyli typu int . Można określić sygnatury typów

argumentów i wartości zwracanych metod poprzez użycie narzędzia de-asemblacji

kodu a mianowicie javap :

j javap -s -p Informac j je

co wygeneruje:

Compiled from Informacje.java

class Informacje extends java.lang.Object {

static {};

/* ()V */

Informacje();

/* ()V */

public native int infoSystemu(java.lang.String);

/* (Ljava/lang/String;)I */

public static void main(java.lang.String[]);

/* ([Ljava/lang/String;)V */

}

W powyższym wydruku w opcji komentarza zawarto sygnatury typów.

Po opisie metody rodzimej następuje deklaracja metody dla środowiska rodzimego

czyli C/C++. Deklaracja ta oprócz omówionej już nazwy zawiera szereg nowych

elementów i tak:

JNIEXPORT i JNICALL - oznaczenie funkcji eksportowanych z bibliotek (jest to

odniesienie się do specyfikacji deklaracji funkcji eksportowanych, JNIEXPORT oraz

JNICALL są zdefiniowane w jni_md.h);

jint lub inny typ - oznaczenie typu elementu zwracanego przez funkcję, np.

8-6

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA –

byte

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA – Rozdzia ł 8

typ w Javie, typ rodzimy, rozmiar, typ dla C/C++ (Win32)

boolean

jboolean 8

unsigned unsigned char

byte

jbyte

signed char

char

jchar 16

unsigned unsigned short

short

jshort 16

short

int

jint

long

jlong

__int64

float

jfloat

float

double

jdouble

double

void

JNIEnv * wskaźnik interfejsu JNI zorganizowany jako tablica funkcji JNI o konkretnej

lokalizacji. Metoda rodzima wykorzystuje funkcje poprzez odwołanie się do

wskaźnika JNIEnv*. Przykładowo można pobrać rozmiar macierzy wykorzystując

funkcję GetArrayLength() poprzez wskaźnik JNIEnv*:

(...) JNIEnv *env (...) jintArray macierz (...)

jsize rozmiar = (*env)->GetArrayLength(env, macierz);

jobject to kolejny element deklaracji funkcji w JNI. Argument tego typu stanowi

referencję do bieżącego obiektu; jest odpowiednikiem this w Javie.

Warto tu zauważyć, że odpowiednikiem metody Javy zadeklarowanej jako ”native”

jest funkcja zawierająca co najmniej dwa argumenty, nawet wówczas gdy metoda nie

zawiera żadnego.

jstring lub inne typy argumentów - kolejne argumenty funkcji (argumenty metody

rodzimej).

8.1.3 Implementacja metody rodzimej - funkcja a biblioteka

Kolejny krok stosowania funkcji w kodzie Javy to stworzenie tych funkcji lub

ich adaptacja do formy wymaganej przez JNI. Deklaracja realizowanej funkcji musi

być taka sama jak założona (wygenerowana) w pliku nagłówkowym. Następujący

przykład ukazuję przykładową realizację metody rodzimej deklarowanej we

wcześniejszych przykładach:

Przykład 8.3:

//informacje.cpp

#include "jni.h"

#include <stdio.h>

#include <dos.h>

#include "Informacje.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Informacje_infoSystemu(JNIEnv *env, jobject o, jstring str){

struct time t;

const char *s=(env)->GetStringUTFChars(str,0);

8-7

Jacek Rumi ń ski - J ę zyk JAVA –

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: