本地方法中printf如何傳給java--java系統級命名管道

摘自：https://blog.csdn.net/dog250/article/details/6007301?

2010年11月13日 19:24:00閱讀數：3929

遇到很多人，都想知道在調試jni的時候怎么得到c語言printf的輸出，這個問題其實有多種解決方法，其中最直觀的就是不用printf，直接定義一個本地方法，返回一個jstring，這樣在java需要得到信息的時候自己去取就可以了，或者通過c操作java虛擬機的方式，用c代碼得到java對象，然后調用其方法把字符串送給java。這兩種方式一種是取一種是送，感覺都少不了兩者的直接參與，如果能實現一個管道，那就好了！
???? java好像不支持命名管道，這樣java的管道類就只能在同一個java虛擬機實例中實現線程間通信，并且這種管道不是系統級別的，它只是jvm中的，除非使用套接字。既然java沒有內置的命名管道，能否自己定義一個呢？有了它就可以實現跨虛擬機實例的java線程間通信了，并且還可以和c/c++等本地語言編寫的進程進行通信。實際上，此問題就是這樣被引出的，java通過jni調用了c程序，然而c的printf卻無法被java捕獲，除非使用文件或者套接字等重定向方案，然而如果系統級管道可用的話，那就再好不過了，這里不需要命名的管道，匿名的就可以，因為實現jni的動態庫和java程序是在一個jvm實例中的，因此在一個進程空間內，因此動態庫中的printf重定向到該管道即可，要想使用原生的系統級管道，必然需要拿到一個文件的描述符，查遍了java的API。發現有一個FileDescriptor類可用，看了它的java源碼，貌似它有一個fd字段，該字段不可設置，是private的，而且它還有一個standardStream私有方法，可以傳入一個fd描述符：
public final class FileDescriptor {
???? private int fd;
??? private long handle;
??? public FileDescriptor() {
??? ...
??? }
??? private FileDescriptor(int fd) {
??? this.fd = fd;
??????? handle = -1;
??? }
??? static {
??????? initIDs();
??? }
??? public static final FileDescriptor in = standardStream(0);
??? public static final FileDescriptor out = standardStream(1);
??? public static final FileDescriptor err = standardStream(2);
??? ...
??? private static FileDescriptor standardStream(int fd) {
??????? FileDescriptor desc = new FileDescriptor();
??????? desc.handle = set(fd);
??????? return desc;
??? }
}
這個FileDescriptor類顯得很完備，但是卻不好用，其實這是一個低層的類，java根本不希望有人直接使用它，說實話它是在File類之下的，不想linux上，文件是個描述符，windows上文件是個句柄(二者都是內核資源數組的索引)，在java中，File是一個對象，而FileDescriptor是對應于操作系統的“文件描述符”，它是和系統相關的，而系統相關的東西，java是不希望用戶直接使用的哦！你能從一個File對象中getFD，然而卻不能set，也不能通過FileDescriptor構造一個File對象。
???? 既然該提供的都提供了，那就想辦法設置它的fd，將之設置成一個系統級管道的fd。現在問題來了，在哪里創建管道呢？既然java不提供系統級管道的創建方法并且java的FileDescriptor類的fd還是私有的，那么肯定在本地方法中設置了，首先展示出了下面的本地方法，創建了管道并且設置了FileDescriptor的fd字段，本地方法可以完全繞開java虛擬機的限制，它和jvm是并列的，甚至可以操作jvm本身：
int fdw; //用于后續的本地方法中的輸出。
JNIEXPORT jobject JNICALL Java_test_pipe_1for_1read (JNIEnv * env, jclass cls)
{
??? jobject fdsc;
??? jclass cls;
??? jmethodID cons_mid;
??????? jfieldID field;
??????? cls = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");
??? pipe(fds);
??? fdw = fds[1];
??????? cons_mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V");
??????? fdsc = (*env)->NewObject(env, cls, cons_mid);
??????? field = (*env)->GetFieldID(env, cls, "fd", "I");
??????? (*env)->SetIntField(env, ret, field, fds[0]);
??????? return fdsc;
}
然后看一下java的調用：
public class test {
??????? public native void Wrapper_main();
??????? public native static FileDescriptor pipe_for_read();
??????? public FileInputStream in;
??????? static {
??????????????? System.loadLibrary("stunnel");
??????? }
??????? public test() {
??????????????? FileDescriptor? pipe = pipe_for_read();
??????????????? this.in = new FileInputStream(pipe);
??????? }
??????? public static void main(String[] args) throws IOException {
??????????????? final test t = new test();
??????????????? new Thread(){
??????????????????????? public void run(){
??????????????????????????????? t.Wrapper_main();
??????????????????????? }
??????????????? }.start();
??????????????? while (true) {
??????????????????????? System.out.println(t.in.read());
??????????????? }
??? }
}
本地方法Wrapper_main的實現：
JNIEXPORT void JNICALL Java_test_Wrapper_1main (JNIEnv *env, jobject obj)
{
??? ...
??? write(fdw, buf, 1);
??? ...
}
現在就是fdw如何得到的問題了，可以使用全局變量，但是前提是實現Wrapper_main的庫必須和pipe_for_read是同一個，如果不是同一個，那么只能在進程這個層次上查找對應的文件描述符了--它們畢竟屬于同一個進程，如果再沒有建立其它管道的話，可以通過/proc/pid/fd目錄下的描述符查找，或者使用system函數執行lsof命令來找到它...，另外你可以直接使用dup2系統調用將stdout重定向到fdw，但是這樣的話你在java中就不能使用System.out了，否則會循環的(因為你已經重定向了標準輸出)，不管怎樣都沒有創建一個命名管道更方便，只要有名字就可以了，不在乎在那個動態庫中。既然可以在本地方法中創建匿名管道并將fd交給java的FileDscriptor類，那肯定可以創建命名管道，只需要將pipe函數改為mkfifo和open即可，需要的無非是提供一個操作系統級別的文件描述符罷了，并且如果管道名稱如果從java中傳來的話，還需要將jstring轉化為char*。
????? 事情做到這一步，再進一步就是為java封裝一個命名/匿名管道的類了，這樣便于以后使用，這難免要寫本地方法，但是對于每一個平臺寫一個本地庫就可以了，以后可以直接使用這個封裝好的java管道類，一勞永逸！這個管道不是java自帶的管道，它可是系統級別的管道哦：
1.編寫NamedPipeStream.java，封裝一個NamedPipeStream類，用于支持命名/匿名管道，這里沒有使用包：
import java.io.*;
public class NamedPipeStream {
??????? public native static FileDescriptor[] get_named(String name);
??????? public native static FileDescriptor[] get_anony();
??????? private FileInputStream in;
??????? private FileOutputStream out;
??????? static {
??????????????? System.loadLibrary("pipe");
??????? }
??????? public NamedPipeStream(String name) {?
??????????????? FileDescriptor fd[];
??????????????? if (name != null)
??????????????????????? fd = get_named(name);
??????????????? else
??????????????????????? fd = get_anony();
??????????????? this.in = new FileInputStream(fd[0]);
??????????????? this.out = new FileOutputStream(fd[1]);
??????? }
??????? public NamedPipeStream() {
??????????????? this(null);
??????? }?
??????? public int read()throws Exception {
??????????????? return this.in.read();
??????? }
??????? public int read(byte[] b)throws Exception? {
??????????????? return this.in.read(b);?
??????? }
??????? public int read(byte[] b, int off, int len)throws Exception {
??????????????? return this.in.read(b, off, len);
??????? }

??????? public void write(int b)throws Exception {
??????????????? this.out.write(b);
??????? }
??????? public void write(byte[] b)throws Exception? {
??????????????? this.out.write(b);?
??????? }
??????? public void write(byte[] b, int off, int len)throws Exception {
??????????????? this.out.write(b, off, len);
??????? }
}
2.編寫pipe.c的實現文件，用于創建管道并且返回java的FileDescriptor對象：
#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
char* convert(JNIEnv* env, jstring str)
{
?????? ...
}?
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_InputNamedPipeStream_get_1named (JNIEnv *env, jclass cls, jstring str)
{
??????? jfieldID field_fd;
??????? jmethodID const_fdesc;
??????? jclass class_fdesc, class_ioex;
??????? jobject ret[2];
??????? int fds[2];
??????? //這里需要想辦法導出兩個描述符，否則就需要全局變量了
??????? if (str) { //創建命名管道
??????????????? char name = convert(env, str); //將jstring轉為char*
??????????????? /*
??????????????????????? 1.mkfifo(name, ...);
??????????????????????? 2.open出一個寫的為fds[1];
??????????????????????? 3.open出一個讀的為fds[0];
??????????????? */
??????? } else {? //創建匿名管道
??????????????? int rv = pipe(fds);
??????? }
??????? class_ioex = (*env)->FindClass(env, "java/io/IOException");
??????? class_fdesc = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");
??????? const_fdesc = (*env)->GetMethodID(env, class_fdesc, "<init>", "()V");
??????? ret[0] = (*env)->NewObject(env, class_fdesc, const_fdesc);
??????? ret[1] = (*env)->NewObject(env, class_fdesc, const_fdesc);
??????? field_fd = (*env)->GetFieldID(env, class_fdesc, "fd", "I");
??????? //(*env)->SetIntField(env, ret, field_fd, [根據讀或者寫將fds的不同元素置于此]);
??????? (*env)->SetIntField(env, ret[0], field_fd, fds[0]);
??????? (*env)->SetIntField(env, ret[0], field_fd, fds[1]);
??????? return ret;
}
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_InputNamedPipeStream_get_1anony (JNIEnv *env, jclass cls)
{
??????? return Java_InputNamedPipeStream_get_1named(env, cls, NULL);
}
3.使用NamedPipeStream類(略)。
PS：java的初衷在于讓你避開系統，可以避開系統直接處理業務，可是我卻一而再再而三的使用java來接近系統底層，這是一種十分愚蠢的返祖行為！

轉載于:https://www.cnblogs.com/LiuYanYGZ/p/9371047.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的本地方法中printf如何传给java--java系统级命名管道的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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