Java Native Access

Java Native Access (JNA) とは、JavaプログラムがJava Native Interfaceを用いずにネイティブの共有ライブラリにアクセスする方法を提供するライブラリである。JNA は最小限の作業でネイティブコードにアクセスできることを目指して設計されており、決まりきったアクセスコードを書いたりグルーコードの生成を行ったりせず、ネイティブコードへ正しく簡単にアクセスすることを最優先としている（ただし、性能にも注意が払われている）。JNAライブラリはネイティブコードを呼び出すためにlibffiを用いており、名前を指定してライブラリをロードするネイティブの関数を用いて、目的のライブラリ関数の関数ポインタを取得する。ネイティブコードにアクセスする過程で静的なバインディング、ヘッダファイル、またコンパイルは必要ない。アプリケーションの開発者はJavaのインターフェイスを用いて対象のネイティブライブラリの関数や構造体を記述する。これによって、JNIコードを記述しビルドする大きな労力をかけずにきわめて簡単にネイティブプラットフォームの機能を利用することができる。

Java Native Access

作者	Todd Fast、Timothy Wall、Liang Chen
初版	2007年5月9日 (2007-05-09)
最新版	5.6.0 / 2020年7月14日 (4年前) (2020-07-14)[1][2]
リポジトリ	github.com/java-native-access/jna
プログラミング 言語	C, Java
対応OS	Windows, macOS, Android, AIX, FreeBSD, Linux, OpenBSD, Solaris, Windows Mobile
プラットフォーム	Javaプラットフォーム 1.4 以降（JNA 3.5.2 以前）、Java 1.6（JNA 4.0.0以降）
サイズ	1.83 MB（アーカイブのサイズ）
種別	ライブラリ
ライセンス	LGPL 2.1 以降または（バージョン4.0以降は）Apache License 2.0
公式サイト	github.com/java-native-access/jna

JNAの採用例

• JRuby - JNAをPOSIX機能の提供に使用^[3][4]
• Freedom for Media in Java (FMJ)^[5]
• IntelliJ IDEA - JetBrains社の統合開発環境
• SVNKit - Pure JavaによるSubversionクライアントライブラリ
• Videolan - JavaによるマルチメディアライブラリVLCJに使用

型の割り当て

JNAライブラリがサポートするJavaとネイティブコードの割り当てを下表に示す^[6]。

ネイティブ型	サイズ	Java 言語の型	Windows での一般的な型
char	8ビット整数	byte	BYTE, TCHAR
short	16ビット整数	short	WORD
wchar_t	16/32ビット文字	char	TCHAR
int	32ビット整数	int	DWORD
int	真偽値	boolean	BOOL
long	32/64ビット整数	NativeLong	LONG
long long	64ビット整数	long	__int64
float	32ビット浮動小数点数	float
double	64ビット浮動小数点数	double
char*	C 文字列	String	LPCTSTR
void*	ポインタ	Pointer	LPVOID, HANDLE, LPXXX

例

下記のプログラムはプラットフォームの標準Cライブラリをロードし、printf関数を呼び出す。

注: 以下のコードはWindows、Linux / UNIX / macOSプラットフォームで動作する。

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.Platform;

/** Library の宣言と使用法の簡単な例 */
public class HelloWorld {
    public interface CLibrary extends Library {
        CLibrary INSTANCE = (CLibrary) Native.loadLibrary(Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c", CLibrary.class);
        void printf(String format, Object... args);
    }

    public static void main(String[] args) {
        CLibrary.INSTANCE.printf("Hello, World\n");
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            CLibrary.INSTANCE.printf("Argument %d: %s\n", i, args[i]);
        }
    }
}

以下の例は、 C POSIXライブラリをロードし、標準APImkdirを呼び出す。

注: 下記のコードはPOSIX環境で動作する。

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;

/** POSIXライブラリの宣言と使用法の例 */
public class PosixExample {
    public interface POSIX extends Library {
        POSIX INSTANCE = (POSIX) Native.loadLibrary("c", POSIX.class);
        int chmod(String filename, int mode);
        int chown(String filename, int user, int group);
        int rename(String oldpath, String newpath);
        int kill(int pid, int signal);
        int link(String oldpath, String newpath);
        int mkdir(String path, int mode);
        int rmdir(String path);
    }

    public static void main(String[] args) {
        POSIX posix = POSIX.INSTANCE;
        posix.mkdir("/tmp/newdir", 0777);
        posix.rename("/tmp/newdir", "/tmp/renamedir");
    }
}

下記のプログラムはKernel32.dllをロードし、BeepとSleep関数を呼び出す。

注: 下記のコードは Windows でのみ動作する。

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;

/** MS-Windows の Library の宣言と使用法の例 */
public class BeepExample {
    public interface Kernel32 extends Library {
        Kernel32 INSTANCE = (Kernel32) Native.loadLibrary("kernel32", Kernel32.class);
        boolean Beep(int dwFreq, int dwDuration);
        void Sleep(int dwMilliseconds);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Kernel32 kernel32 = Kernel32.INSTANCE;
        kernel32.Beep(698, 500);
        kernel32.Sleep(500);
        kernel32.Beep(698, 500);
    }
}