在 Java 中调用 Go 的大致过程如下go --> cgo --> jna --> java

整个过程要解决的问题主要两个：数据类型在两种语言中如何转化

何时清理无用的数据

下面就围绕上述调用过程来阐述，本文涉及代码完整版可以下面链接找到：

Go -> Cgo

这是跨语言调用的第一步，主要是借助 cgo，把 Go 代码编译 C 共享库。

cgo 是 Go 语言提供与 C 语言互调的一工具。提供一个名为 C 的伪 package，供 Go 访问 C 中的变量与函数，如 C.size_t C.stdout 等；同时提供 5 个特殊函数，用于两种语言间类型的转化：// Go string to C string

// The C string is allocated in the C heap using malloc.

// It is the caller's responsibility to arrange for it to be

// freed, such as by calling C.free (be sure to include stdlib.h

// if C.free is needed).

func C.CString(string) *C.char

// Go []byte slice to C array

// The C array is allocated in the C heap using malloc.

// It is the caller's responsibility to arrange for it to be

// freed, such as by calling C.free (be sure to include stdlib.h

// if C.free is needed).

func C.CBytes([]byte) unsafe.Pointer

// C string to Go string

func C.GoString(*C.char) string

// C data with explicit length to Go string

func C.GoStringN(*C.char, C.int) string

// C data with explicit length to Go []byte

func C.GoBytes(unsafe.Pointer, C.int) []byte

需要注意一点，cgo 中函数不能直接返回 slice/map 等具有 go pointer (区别与 C pointer，由 go runtime 管理生命周期)的数据类型，否则会报下面的 panic 信息：panic: runtime error: cgo result has Go pointer

原因也很简单，go 是有 gc 的，假如允许返回具有 go pointer 的数据，那么 C 代码中得到的数据无法保证合法性，很有可能已经被 gc 了，即悬挂指针问题。解决的方式也很简单，就是采用 go 提供的特殊转化函数，将数据转为 unsafe.Pointer，在 C 中用 void * 的方式去使用。

可以想象，这些特殊转化函数一定对数据进行了深拷贝，来保证数据的合法性，可参考 C.CBytes 的定义const cBytesDef = `

func _Cfunc_CBytes(b []byte) unsafe.Pointer {

p := _cgo_cmalloc(uint64(len(b)))

pp := (*[1<<30]byte)(p)

copy(pp[:], b)

return p

}

`

但这也意味着，Go/C 代码中需要负责 free 掉无用的数据(至于哪边 free，要看实际情况)。示例：func main() {

cs := C.CString("Hello from stdio")

C.myprint(cs)

C.free(unsafe.Pointer(cs))

}

将 Go 函数导出供 C 调用，需要用 //export 标示相关函数，并且 Go 文件需要在 package main下。然后用类似下面的 build 命令，即可得到与 C 互调的动态库，同时会生产一个头文件，里面有 export 函数的相关签名。# linux 下可输出到 libawesome.so，这里以 Mac 下的动态库为例

go build -v -o libawesome.dylib -buildmode=c-shared ./main.go//export Hello

func Hello(msg string) *C.char {

return C.CString("hello " + strings.ToUpper(msg))

}

// 头文件中 Hello 的定义

// ptrdiff_t is the signed integer type of the result of subtracting two pointers.

// n 这里表示字符串的长度

typedef struct { const char *p; ptrdiff_t n; } _GoString_;

extern char* Hello(GoString p0);

Cgo -> JNA

这一步主要是 Java 中如何调用 C 代码，目前主要有两种方式，JNA，优势是调用方便，只需要编写 Java 代码，JNA 框架负责在 C/Java 中进行数据类型转化

JNI，优势是性能好，缺点是调用繁琐

详细区别这里不展开叙述，感兴趣的读者可参考下面文章：

JNA -> Java

这一步主要是在 Java 代码中如何调用 JNA 框架提供的库进行跨语言调用，也是本文的重点。

JNA 将 Java 基本类型直接映射为 C 中同等大小的类型，这里摘抄如下Native TypeSizeJava TypeCommon Windows Typeschar8-bit integerbyteBYTE, TCHAR

short16-bit integershortWORD

wchar_t16/32-bit charactercharTCHAR

int32-bit integerintDWORD

intboolean valuebooleanBOOL

long32/64-bit integerNativeLongLONG

long long64-bit integerlong__int64

float32-bit FPfloat

double64-bit FPdouble

char*C stringStringLPCSTR

void*pointerPointerLPVOID, HANDLE, LPXXX

对于 C 中的 struct/pointer，JNA 中也提供了 Structure/Pointer 类来对应。JNA 的具体使用过程可参考：

上述 GettingStarted 中第三种加载动态库的方式(即 resources 下的 {OS}-{ARCH}/{LIBRARY} 目录内)可以把动态库一起打包到 jar 中，这对于提供基础类库时比较方便，用户不需要再额外配置。resources/

├── darwin

│   └── libawesome.dylib

├── linux-x86-64

│   └── libawesome.so

vladimirvivien/go-cshared-examples 这个仓库演示了四个函数 Add/Cosine/Sort/Log 的 JNA 调用，但这四个函数的返回类型都是基本类型(int/float64)，没有 string/slice 等复杂类型，因此这里通过五个示例讲述复杂类型的返回问题：BadStringDemo.java 本示例演示了网络上一种常见，但有内存泄露问题的返回 string 的方式

GoodStringDemo.java 这个示例演示了如何正确的返回 string

ReturnByteSliceDemo.java 本示例演示如何返回 slice，以及如何在 Java 中处理 Go 中的多个返回值

ReturnInterfaceDemo.java 本示例演示返回具有 Go Pointer 的结构时的报错行为

上述示例均使用 direct mapping 的方式做 JNA，这种方式性能更好，但是支持的参数类型有限，读者可参考 vladimirvivien/go-cshared-examples 学习 interface mapping 的使用方式。

总结

C 语言作为连接不同高级语言的胶水语言，不具备垃圾回收功能，所以开发者在做 JNA 时要注意回收无用的内存结构。

参考