Go，常被稱為GoLang，是由 Google 精心打造的一種靜態型別、編譯型程式語言。它以其簡潔的語法、卓越的併發處理能力和高效的效能而著稱，因此在後端系統、雲原生應用以及微服務架構中得到了廣泛應用。Go 語言憑藉其豐富的標準庫，以及 goroutines 和 channels 等獨特特性，在開發可擴充套件且高效的程式方面展現了顯著優勢。許多開發者傾向於將Go與其他程式語言，如 Java，結合使用，以構建功能更為強大的多語言系統。在本文中，我們將深入探討如何從 Java 環境中呼叫GoLang函式，以實現兩種語言的無縫整合。
依賴項
在從 Java 呼叫 Go 函式之前，讓我們首先看看需要做哪些準備工作：
- Java 開發工具包（JDK）：推薦使用 JDK 11 或更高版本，以確保相容性和效能最佳化。
-
Go 編譯器：確保 Go 已安裝在您的系統上，並且環境變數已正確配置，以便在命令列中直接使用
go命令。 -
Java 本地介面（JNI）：
JNI是 Java 平臺提供的一種機制，用於將原生代碼（如 C/C++ 或 Go 編譯的二進位制檔案）與 Java 程式碼整合。 -
cgo：
cgo是 Go 語言的一個工具，允許 Go 程式碼與 C 程式碼互操作。透過 cgo，您可以生成與 C 相容的二進位制檔案，從而支援 JNI 呼叫。 - javac 和 java：確保 Java 編譯器和執行時環境已安裝，以便編譯和執行 Java 程式。
功能演示
在接下來的步驟中，我將詳細介紹如何透過編寫 Go 函式、將其編譯為共享庫，並使用 JNI（Java Native Interface）從 Java 呼叫該函式。以下是具體步驟：
編寫 Go 函式
首先，我們需要編寫一個簡單的 Go 函式，並將其匯出為 C 相容的符號，以便 Java 可以透過 JNI 呼叫它。以下是一個示例 Go 函式，它接收兩個整數並返回它們的和：
package main
import "C"
//export AddNumbers
func AddNumbers(a, b int) int {
// 此函式接收兩個整數作為輸入，
// 計算它們的和，並返回結果。
return a + b
}
// main函式是構建共享庫所必需的，
// 即使在此情況下它不執行任何操作。
func main() {}
程式碼解釋：
-
package main：這是 Go 程式的入口點宣告。任何需要編譯為可執行檔案或共享庫的 Go 程式都必須使用package main。 -
import "C"：該語句啟用了 Go 與 C 之間的互操作性。透過匯入C包，Go 程式碼可以生成與 C 相容的二進位制檔案，從而支援 JNI 呼叫。 -
AddNumbers函式：該函式接收兩個整數引數a和b，計算它們的和並返回結果。這是一個簡單的示例，展示瞭如何透過 Go 函式處理輸入並返回輸出。 -
func main() {}：即使main函式在此不執行任何操作，它也是構建共享庫所必需的。Go 編譯器需要main函式作為程式的入口點。
將 Go 程式碼編譯為共享庫
接下來，我們需要將 Go 程式碼編譯為共享庫（.so檔案），以便Java程式可以載入並呼叫它。使用以下命令完成編譯：
go build -o libadd.so -buildmode=c-shared main.go
命令解釋
-
-o libadd.so：指定輸出檔名為libadd.so，這是一個共享庫檔案。 -
-buildmode=c-shared：告訴 Go 編譯器生成一個 C 相容的共享庫，供其他語言（如 Java）呼叫。
編譯完成後，會生成兩個檔案：libadd.so（共享庫）和libadd.h（C 標頭檔案）。Java 程式將透過JNI載入libadd.so。
編寫 Java 程式碼
現在，我們需要編寫一個 Java 程式來載入共享庫並呼叫 Go 函式。以下是示例程式碼：
/**
* Go呼叫者, 用於呼叫Go生成的共享庫。
*/
public class GoInvoker {
static {
// 載入由Go生成的共享庫。
// 確保庫檔案在系統庫路徑中，或指定其完整路徑。
System.loadLibrary("add"); // 載入共享庫
}
// 宣告一個本地方法，與Go函式對應。
// 方法簽名必須與Go函式的引數和返回型別匹配。
public native int AddNumbers(int a, int b);
public static void main(String[] args) {
GoInvoker invoker = new GoInvoker();
// 呼叫本地方法並傳遞兩個整數。
int result = invoker.AddNumbers(10, 20);
// 列印從Go函式接收到的結果。
System.out.println("Result from Go Function: " + result);
}
}
程式碼解釋：
-
靜態塊（
static { ... }）： 在類載入時，靜態塊會執行System.loadLibrary("add")，載入名為add的共享庫（即libadd.so）。確保庫檔案在系統庫路徑中，或提供其完整路徑。 -
native關鍵字：native用於宣告一個本地方法，表示該方法的實現由外部庫（如 Go 編譯的共享庫）提供。 -
AddNumbers方法： 該方法與 Go 函式AddNumbers對應，接收兩個整數引數並返回一個整數。方法簽名必須與 Go 函式完全匹配。 -
main方法： 在main方法中，建立GoInvoker例項並呼叫AddNumbers方法，傳遞引數10和20。呼叫結果儲存在result變數中，並列印到控制檯。
編譯和執行 Java 程式碼
完成 Java 程式碼編寫後，按照以下步驟編譯和執行程式：
-
編譯 Java 程式碼：
使用以下命令編譯 Java 程式：javac GoInvoker.java -
執行 Java 程式：
使用以下命令執行程式：java GoInvoker -
確保共享庫可用：
確保libadd.so檔案在系統庫路徑中，或透過以下方式指定路徑：
在 Linux 上，設定LD_LIBRARY_PATH環境變數：export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH在 Windows 上，將共享庫所在目錄新增到
PATH環境變數中。 -
輸出結果：
如果一切配置正確，程式將輸出以下結果：Result from Go Function: 30
透過以上步驟，我們成功實現了從 Java 呼叫 Go 函式的功能。這種方法結合了 Java 的跨平臺能力和 Go 的高效能特性，適用於需要多語言整合的複雜系統開發。
處理複雜資料型別
在實際開發中，我們經常需要處理更復雜的資料型別，例如結構體。為了在 Go 和 Java 之間傳遞複雜資料，可以使用JSON作為中間格式進行序列化和反序列化。以下是一個示例，展示如何在 Go 中定義一個結構體，將其序列化為JSON，並透過 JNI 在 Java 中解析。
將結構體匯出為 JSON
首先，我們在 Go 中定義一個Person結構體，並編寫一個函式將其序列化為 JSON 字串：
package main
import (
"C"
"encoding/json"
"fmt"
)
// 定義Person結構體
type Person struct {
Name string `json:"name"`
Ageint`json:"age"`
}
// 匯出一個函式，將結構體序列化為JSON字串
//export GetPersonJSON
func GetPersonJSON() *C.char {
person := Person{Name: "John Doe", Age: 30} // 建立Person例項
jsonData, err := json.Marshal(person)// 序列化為JSON
if err != nil {
fmt.Println("Error marshaling data:", err)
return nil
}
return C.CString(string(jsonData)) // 返回C相容的字串
}
// main函式是構建共享庫所必需的
func main() {}
程式碼解釋
-
Person結構體： 定義了一個包含Name（字串型別）和Age（整數型別）的結構體。 -
GetPersonJSON函式：- 該函式建立了一個
Person例項，並將其序列化為 JSON 字串。 - 使用
json.Marshal函式將結構體轉換為 JSON 格式。 - 如果序列化失敗，函式會返回
nil。 - 使用
C.CString將 Go 字串轉換為 C 相容的字串，以便透過 JNI 傳遞。
- 該函式建立了一個
-
main函式： 雖然main函式為空，但它是構建共享庫所必需的。
處理 JSON 並呼叫 Go 函式
接下來，我們在 Java 中編寫程式碼，載入共享庫並呼叫 Go 函式以獲取 JSON 字串，然後解析該字串：
import com.alibaba.fastjson2.JSON;
import com.alibaba.fastjson2.JSONObject;
/**
* Go呼叫者, 用於呼叫Go生成的共享庫。
*/
public class GoInvoker {
static {
// 載入Go共享庫
System.loadLibrary("add"); // 確保庫名與Go生成的共享庫一致
}
// 宣告本地方法，用於呼叫Go函式並接收JSON字串
public native String GetPersonJSON();
public static void main(String[] args) {
GoInvoker invoker = new GoInvoker();
// 呼叫Go函式，獲取JSON字串
String jsonResult = invoker.GetPersonJSON();
// 解析JSON字串
try {
JSONObject personObject = JSON.parseObject(jsonResult);
String name = personObject.getString("name");
int age = personObject.getIntValue("age");
// 列印解析後的結果
System.out.println("Name: " + name);
System.out.println("Age: " + age);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
程式碼解釋：
-
載入共享庫： 使用
System.loadLibrary("add")載入 Go 生成的共享庫（libadd.so）。 -
本地方法宣告：
public native String GetPersonJSON();宣告瞭一個本地方法，用於呼叫 Go 函式並返回 JSON 字串。 -
解析 JSON：
- 使用
org.json.JSONObject解析從 Go 函式返回的 JSON 字串。 - 提取
name和age欄位，並列印到控制檯。
- 使用
- 異常處理： 如果 JSON 解析失敗，捕獲並列印異常資訊。
編譯和執行程式碼
按照以下步驟編譯和執行程式碼：
-
編譯 Go 程式碼：
使用以下命令將 Go 程式碼編譯為共享庫：go build -o libadd.so -buildmode=c-shared main.go -
編譯 Java 程式碼：
使用以下命令編譯 Java 程式：javac -cp .:org.json.jar GoInvoker.java（確保
org.json.jar在類路徑中，或使用 Maven/Gradle 管理依賴。） -
執行 Java 程式：
使用以下命令執行程式：java -cp .:org.json.jar GoInvoker -
輸出結果：
如果一切配置正確，程式將輸出以下結果：Name: John Doe Age: 30
總結
本文深入探討了如何透過 JNI（Java Native Interface）與共享庫技術實現 Java 與 Go 的高效整合，從基礎資料型別的傳遞到複雜結構體的處理，全面展示了跨語言呼叫的技術細節。透過將 Go 的高效能與 Java 的生態優勢相結合，開發者能夠構建兼具高效性與擴充套件性的多語言系統。文章不僅提供了從 Go 函式編譯到 Java 呼叫的完整實踐指南，還透過 JSON 序列化與反序列化，解決了複雜資料型別的跨語言互動問題，為現代分散式系統與微服務架構提供了強有力的技術支撐。無論是後端開發、雲原生應用，還是多語言微服務整合，本文都提供了極具參考價值的解決方案。
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