Die FFM-API macht den Zugriff auf C-Libraries komfortabel, bringt aber auch Herausforderungen. Helferfunktionen und Best Practices machen sie beherrschbar.
Java s Foreign Function & Memory API dient dazu, auf Code in einer Shared Library beziehungsweise DLL zuzugreifen, der in einer Programmiersprache wie C oder Rust geschrieben ist.
Allerdings muss der Code dazu einige Voraussetzungen erfüllen. Nachdem die ersten beiden Teile die wichtigsten Begriffe und Techniken beim Zugriff von Java auf nativen Code via der FFM-API gezeigt haben, behandelt dieser dritte und letzte Teil einige Spezialitäten, die zu beachten sind.benutzen sollen, sondern nur einen Teil davon – beispielsweise wenn sie eine Liste übergeben bekommen, aber nur Teile davon benötigen.
Dann ist es praktisch, wenn man nicht immer auf das komplette Array zugreifen muss, sondern sich eine Art View über den Speicherbereich legen kann – genau das leistet die MethodeDie Daten werden dabei aber nicht kopiert, sondern es entsteht eine View über den ausgewählten Bereich. Wenn sich der Inhalt des Bereichs ändert { Map typeInfos=linker.canonicalLayouts; System.out.println); printTypeInfo; } private void printTypeInfo { MemoryLayout typeLayout=typeInfos.get; if { System.out.println + ", align=" + typeLayout.byteAlignment); } else { System.out.println enthalten"); } }Wer eine Library auf mehreren Betriebssystemen plattformübergreifend nutzen möchte, sollte zunächst mit einem Betriebssystem beginnen und nach dem erfolgreichen Einsatz prüfen, ob die genutzten Funktionen sich auch unter den anderen Betriebssystemen problemlos verwenden lassen.
Ich musste beispielsweise bei meinem Projekt zum Zugriff auf das Hardware-Sicherheitsmodul feststellen, dass die Portabilität zum Teil sehr problematisch ist, da sie von den verfügbaren Treibern und Shared Libraries abhängt. So war ein Zugriff auf ein HSM viaunter Linux kein Problem, während sich unter Windows einige Funktionen gar nicht nutzen ließen, sondern eine Access Violation in der JVM hervorriefen.
Falls es deutliche Unterschiede zwischen den Plattformen gibt, ist ein Weg, die Funktionen in einer gemeinsamen Basisklasse zu abstrahieren und dann in abgeleiteten Klassen für jede Plattform unterschiedlich zu gestalten. In diesem Fall ist der Zugriff auf den Sourcecode der Shared Library hilfreich. Sollte er nicht möglich sein, lassen sich bestimmte Informationen über die Größe der Datentypen auf der Zielplattform mithilfe der MethodeWährend meiner Arbeit mit der Foreign Function & Memory API haben sich einige Best Practices herauskristallisiert.
So ist es sinnvoll, zunächst mit einfachen Libraries und einfachen Funktionen anzufangen, bevor man sich an größere Libraries beziehungsweise komplexere Funktionen wagt. Wer die gleichen Funktionen aus der Library mehrfach benötigt, sollte Method-Handles in einer Map cachen, um nicht immer wieder dieselben Infos abrufen zu müssen. Strukturen sollte man immer per Adresse übergeben und die Strukturen als eigene Klasse mappen, damit der Code übersichtlich bleibt.
Wenn Anwendungen Speicherbereiche allokieren müssen, sollte die Arena dafür möglichst weit oben in der Hierarchie stehen, und die Anwendung sollte die Arena mitDas Tool jextract sollte man besser meiden. Eine manuelle Implementierung ist einfacher zu verstehen und vor allem auch zu warten. Für größere Projekte kann es empfehlenswert sein, einen Basis-Layer für den Zugriff auf die C-Funktionen zu implementieren und in einem weiteren Layer die Zugriffschicht für Java draufzusetzen, die keinerlei FFM-spezifische Details mehr enthalten sollte.
Bei sehr umfangreichen Projekten empfiehlt sich eine zusätzliche Komfortschicht, die die wichtigsten Use Cases kapselt. Bei der Suche nach Fehlerursachen im Zusammenspiel zwischen Java und C mit der Foreign Function & Memory API helfen ein paar Fragen:Stimmen die Parameter und der Rückgabewert überein?
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