从 Java 调用 GoLang 函数

在本教程中，我们将探讨如何在不编写任何 C 代码的情况下从 Java 调用 Go 函数，并利用Java Native Access (JNA)库来弥合两种语言之间的差距。

通过遵循本教程中的指导，我们可以使用 Java Native Access (JNA) 库轻松地将 Go 函数集成到 Java 应用程序中，而无需编写任何 C 代码。此方法将 Go 的性能和并发性与 Java 相结合，简化了集成并加快了开发速度。

关键因素包括确保 Java 和 Go 数据类型之间的兼容性、正确管理内存以避免泄漏以及设置强大的错误处理。通过将 Java 的生态系统与 Go 的性能优化相结合，开发人员可以创建高效而强大的应用程序。

JNA 比 JNI 有几个优点，例如不需要 C 代码、支持跨平台开发、简化本机集成过程以加快实施速度。

总之，使用 JNA 将 Go 函数集成到 Java 中是一种有效且直接的方法，可在简化开发的同时提高性能。

使用 JNA 连接 Java 和 Go
传统上，从 Java 调用本机代码需要用 C编写Java 本机接口 (JNI)代码，这增加了复杂性和开销。但是，随着 Java 本机访问 (JNA) 库的出现，可以直接从 Java 调用本机共享库，而无需深入研究 C 代码。这种方法简化了集成过程，并允许开发人员在 Java 应用程序中无缝利用 Go 的功能。

为了了解这种集成的工作原理，首先，我们将探讨 Java 本机访问 (JNA) 库在连接 Java 和 Go 方面的作用。具体来说，JNA 提供了一种从 Java 代码调用本机共享库中函数的简单方法。通过将 Go 代码编译成共享库并导出必要的函数，Java 可以与 Go 函数交互，就好像它们是其自身生态系统的一部分一样。

本质上，这个过程涉及编写 Go 函数、将它们编译成共享库，然后使用 JNA 创建映射到这些函数的相应 Java 接口。

设置项目
在深入实施之前，必须正确设置项目环境。这涉及配置集成所需的构建工具和依赖项。
在我们的例子中，我们需要以下组件：

• Java 开发工具包（JDK）：用于编译和运行 Java 代码。
• Go 编程语言：用于编写和编译 Go 代码。
• Java 本机访问 (JNA) 库：作为依赖项包含在 Maven 项目中。
• 构建工具：Java 的 Maven 和 Go 代码的 Go 编译器。

<dependency>
    <groupId>net.java.dev.jna</groupId>
    <artifactId>jna-platform</artifactId>
    <version>5.15.0</version>
</dependency>

从 Java 调用 Go 函数
为了演示如何将 Go 函数集成到 Java 应用程序中，我们将创建一个简单的程序，其中 Java 调用一个 Go 函数，该函数将消息打印到控制台。实现涉及几个关键步骤：编写 Go 函数、将其编译为共享库，然后编写使用 Java Native Access (JNA) 库调用 Go 函数的 Java 代码。

构建 Go 共享库
首先，我们需要正确定义 Go 代码。要使共享库中可以访问 Go 函数，我们必须使用 C 链接将其导出。这可以通过包含import “C”语句并在函数定义之前放置//export指令来实现。此外，在 Go 中构建共享库时需要一个空的 main 函数。

让我们创建一个名为hello.go的文件：

package main
/*
#include <stdlib.h>
*/
import "C"
import "fmt"
//export SayHello
func SayHello() {
    fmt.Println("Hello Baeldung from Go!")
}
func main() {}

• 导入“C”语句启用CGO，允许使用 C 特性和导出函数。
• //export SayHello指令告诉 Go 编译器使用 C 链接导出SayHello函数。
• 将 Go 代码编译为共享库时，空的main函数是必需的。
• 编写 Go 函数后，下一步是将 Go 代码编译为共享库。此操作使用带有-buildmode=c-shared选项的 Go build命令完成，该命令会生成共享库文件（例如Linux 上的libhello.so或 Windows 上的libhello.dll）。

根据我们使用的操作系统，我们需要执行不同的命令来编译共享库。

对于基于Linux的操作系统，我们可以使用以下命令：

go build -o libhello.so -buildmode=c-shared hello.go

对于 Windows，为了构建dll库，我们应用下一个命令：

go build -o libhello.dll -buildmode=c-shared hello.go

对于 macOS，为了获取dylib库，我们执行相应的命令：

go build -o libhello.dylib -buildmode=c-shared hello.go

因此，我们应该在当前目录中找到共享库。

为了方便起见，所有这些脚本都与README.md文件一起包含在源代码中。

创建 JNA 接口
下一步是进行 Java 方面的集成。在 Java 应用程序中，我们利用 Java Native Access (JNA) 库来加载共享库并调用 Go 函数。首先，我们定义一个扩展com.sun.jna.Library 的Java 接口，声明与导出的 Go 函数相对应的方法：

import com.sun.jna.Library;
public interface GoLibrary extends Library {
    void SayHello();
}

接下来，我们编写使用该接口的 Java 应用程序来加载共享库并调用 Go 函数。

import com.sun.jna.Native;
public class HelloGo {
    public static void main(String[] args) {
        GoLibrary goLibrary = Native.load("hello", GoLibrary.class);
        goLibrary.SayHello();
    }
}

运行 Java 应用程序时，确保共享库在库路径中可访问非常重要。这可以通过将共享库放在与 Java 应用程序相同的目录中或通过设置适当的环境变量来实现：

对于基于Linux的系统，我们通过调用export命令来定义环境变量：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.

对于 Windows，我们需要将包含libhello.dll文件的目录添加到PATH环境变量中。这可以在命令提示符中使用以下命令完成（或通过系统环境设置永久完成）：

set PATH=%PATH%;C:\path\to\directory

对于 macOS，我们使用与 Linux 类似的命令：

export DYLD_LIBRARY_PATH=$DYLD_LIBRARY_PATH:.

最后，如果一切设置正确，我们应该能够运行我们的应用程序并获得以下输出：

Hello Baeldung from Go!

传递参数和返回值
基于这个简单示例，我们可以通过将参数传递给 Go 函数并将值返回给 Java 应用程序来增强集成。这演示了如何在 Java 和 Go 之间交换数据。

首先，我们修改 Go 代码，使其包含一个将两个整数相加并返回结果的函数。在 Go 代码中，我们定义AddNumbers函数来接受两个C.int类型的整数并返回一个C.int。

//export AddNumbers
func AddNumbers(a, b C.int) C.int {
    return a + b
}

接下来，我们更新 Java 接口以包含AddNumbers函数。我们定义一个与 Go 函数相对应的接口，并指定具有适当参数和返回类型的方法签名。

public interface GoLibrary extends Library {
    void SayHello();
    int AddNumbers(int a, int b);
}

public static void main(String[] args) {
    GoLibrary goLibrary = Native.load("hello", GoLibrary.class);
    int result = goLibrary.AddNumbers(2, 3);
    System.out.printf("Result is %d%n", result);
}

Result is 5

处理复杂数据类型
除了简单的数据类型外，通常还需要处理更复杂的数据类型，例如字符串。要将字符串从 Java 传递到 Go 并接收字符串，我们需要在 Go 代码中处理指向 C 字符串的指针，并在 Java 中对其进行适当的映射。

首先，我们将实现一个接受字符串并返回问候消息的 Go 函数。在 Go 代码中，我们定义Greet函数，它接受*C.char并返回*C.char。我们使用C.GoString将 C 字符串转换为 Go 字符串，并使用C.CString将 Go 字符串转换回 C 字符串。

//export Greet
func Greet(name *C.char) *C.char {
    greeting := fmt.Sprintf("Hello, %s!", C.GoString(name))
    return C.CString(greeting)
}

接下来，我们需要更新 Java 接口以包含Greet函数。由于 Go 函数返回 C 字符串，我们将使用JNA 提供的Pointer类来处理返回值。

public static void main(String[] args) {
    GoLibrary goLibrary = Native.load("hello", GoLibrary.class);
    Pointer ptr = goLibrary.Greet("Alice");
    String greeting = ptr.getString(0);
    System.out.println(greeting);
    Native.free(Pointer.nativeValue(ptr));
}

如果我们运行该应用程序，我们可能会得到以下结果：

Hello, Alice!