java - 在 Android 上从 Java 调用 C++ 类方法或函数，而无需在每次调用时重新创建类/变量

Question

我有一个用 C++ 编写的非常复杂的 NLP 代码，现在我想在我的 Android 应用程序中使用它。我的想法是使用客户端-服务器架构构建应用程序，其中客户端是一个 android java 应用程序，服务器是一个 C++ 面向对象的代码。但对我来说主要问题是，C++ 组件非常繁重(分词器、向量化器、语料库数据等)，我无法在每次调用时重新创建它们，我需要的是创建一次(在第一次请求时)，然后将它们放在内存中，当应用程序处于 Activity 状态时处理来自 java 端的请求。

你能给我一些如何实现这个的指导吗，因为我以前从未在 Android 中使用过 C++？提前致谢。

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Java 和 C++ 代码不是远程的，不涉及 http 或其他远程请求，它们是同一个应用程序。但是为了减少 Java/C++ 间通信的开销，我不想在 Java 代码中有一个单一的联系点，比如 NlpEngine.sendRequest(string textToProcess, int processingWorkflowId) 然后是 C++ 代码基于 processingWorkflowId 识别，它应该如何处理文本。

Answer 1

假设

我假设您使用 Android NDK 等工具集为 Android 编译了 C++ 代码，并且前端 Java 应用与后端 C++ 代码在同一设备上运行。

Java native 调用和 session 状态

无论您使用以下三种接口(interface)中的哪一种。 C/C++ 库在 Java 应用程序运行的整个过程中被加载并保留在内存中。库的状态将一直保留。我不清楚您对初始化的担忧。这不像在 CLI 上启动一个命令，在 CLI 上另一个应用程序一遍又一遍地启动和停止。

... But main problem for me, is that C++ components are pretty heavy (tokenizers, vectorizers, corpus data, etc) and I can't recreate them on every call ...

在 Java 中加载 native 库

在Java中有一些加载本地库的方法，我想指出三种:

• JNI - Java native 接口(interface)

  JNI 是一种与 Java 本身一样古老的工具。来自 SWT 的系统调用是使用 JNI 创建的。 JNI 不是简单的方法，您必须将要在 Java 中创建的函数/方法定义为 native ，将它们编译为 C/C++ 头文件，在这个中间库中编写调用您的库的代码。为每个 ABI 平台编译此代码 (There are 7 Androids ABIs according to NDK)。在 Java 程序中你找到了调用 ABI 合适的中间库的平台。 JNI 还有许多其他陷阱。

• JNA - Java Native Access

  [JNA]是一个通过反射动态加载C/C++库的java库。 Java 调用的定义是在纯 Java 中完成的，没有额外的工具。易用性会影响性能，调用函数的开销比 JNI 慢 10 倍。但这只有在您经常调用运行时间极短的 C/C++ 库函数/方法时才会发挥作用。在你的情况下，听起来你只是调用了几次函数，这些函数将需要时间来运行。 JNA 由 Android 开发人员使用。

• JNR-FFI - Java Native Runtime

  JNR-FFI 是最新的候选人。 JNR-FFI 是您用来调用库的部分。其他部分是 JNR-FFI 的基线。它在很大程度上受到了 JNA 的启发。使用 JNA 和 JNR-FFI 开发的 Java 代码看起来非常相似。开发 JNR-FFI 的原因是性能。一般来说，JNR-FFI 比 JNI 慢一点(对于 getpid 大约 15%)，但在某些情况下它可以比 JNI 快。在 C/C++ 端运行时间较长的情况下，此开销无关紧要。 JNR 建议在 Java 9 中作为标准库 JEP 191: Foreign Function Interface .注意事项:JNR-FFI 与 Android 之间存在一些问题。

个人经历

我必须从 Java 实现一些 native 库调用。我从 JNI 开始，经过一周的测试和研究后，只有很少的演示行有效。每次尝试都花了很长时间，不同的工具，很长的构建时间。然后我找到了关于 JNI 的陷阱以及必须考虑哪些副作用的演示文稿。 ...

我找到了 JNA。几个小时之内，我的库的第一个演示代码就可以运行了，与 JNI 相比，它的开发速度非常快。我切换到 JNR-FFI 是因为它是 JNA 的现代版本。对于我所做的，性能并不是转换的原因，它只是一个积极的副作用。

我没有在 Android 下使用 JNA 或 JNR-FFI 进行开发。但在你的情况下，我会试一试 JNA，因为 Android 更好地支持它。我希望 JNR-FFI 在 Java 9 中得到实现，从 JNA 代码切换到 JNR-FFI 代码很容易。

例子

我添加了 JNR-FFI 示例，让您了解易用性。除了实现这几行代码以调用 native C 库函数之外，没有什么比这更重要的了。

JNR-FFI 示例取自 Java Native Runtime - The Missing Link by Charles Oliver Nutter

public class GetPidJNRExample {
    public interface GetPid {
        @IgnoreError
        long getpid();
    }

    public static void main( String[] args ) {
        LibraryLoader<GetPid> loader =
            FFIProvider
                .getSystemProvider()
                .createLibraryLoader(GetPid.class);

        GetPid getpid = loader.load("c");

        getpid.getpid();
    }
}