JNIを用いていて2つエラーが発生する

Question

前提・実現したいこと

現在、JNIを使用してGUIを作っています。しかし、2つ問題が発生しました。

発生している問題・エラーメッセージ

1つ目 Exceptionのスロー

Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: org.yukkuri.jyl.base.swing.JylF
rame.testDot(II)V
        at org.yukkuri.jyl.base.swing.JylFrame.testDot(Native Method)
        at org.yukkuri.jyl.base.swing.JylFrame.<init>(JylFrame.java:18)
        at Test.main(Test.java:7)

2つ目 ドットが表示されない
なし

該当のソースコード

#include <windows.h>
#include <tchar.h>

#include "jni.h"
#include "org_yukkuri_jyl_base_swing_JylFrame.h"

static HWND hwnd;
HDC hdc;
PAINTSTRUCT ps;

static int R = 255;
static int G = 255;
static int B = 255;

LRESULT CALLBACK WndProc( HWND, UINT, WPARAM, LPARAM );

JNIEXPORT void JNICALL Java_org_yukkuri_jyl_base_swing_JylFrame_nInitFrame( JNIEnv *env, jobject obj, jint x, jint y, jint width, jint height )
{
	HINSTANCE hInstance = GetModuleHandle( 0 );

	WNDCLASS wnd; MSG msg;

	wnd.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW | CS_OWNDC;		//	縦、横方向にサイズ変更時再描画
	wnd.lpfnWndProc = WndProc;
	wnd.cbClsExtra = wnd.cbWndExtra;
	wnd.hInstance = hInstance;
	wnd.hIcon = LoadIcon( NULL, IDI_APPLICATION );
	wnd.hCursor = LoadCursor( NULL, IDC_ARROW );
	wnd.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject( BLACK_BRUSH );
	wnd.lpszMenuName = NULL;
	wnd.lpszClassName = ( "STATIC" );

	if( !RegisterClass( &wnd ) ){
		MessageBox( NULL, TEXT( "window option error" ), TEXT( "error" ), MB_ICONSTOP );
		return;
	}

	hwnd = CreateWindow(
		TEXT( "STATIC" ), TEXT( "frame" ),
		WS_OVERLAPPEDWINDOW,
		(int)x, (int)y,
		(int)width, (int)height,
		NULL, NULL,
		hInstance, NULL
	);

	if( hwnd == NULL ){
		MessageBox( NULL, TEXT( "window error" ), TEXT( "error" ), MB_ICONSTOP );
		return;
	}

	ShowWindow( hwnd, SW_SHOW );

//	MessageBox( NULL, TEXT( "window created" ), TEXT( "message" ), MB_ICONINFORMATION );

	while( GetMessage( &msg, NULL, 0, 0 ) ) DispatchMessage( &msg );
}

LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam )
{
	switch( msg ){
		case WM_DESTROY:
			PostQuitMessage( 0 );
			return 0;
	}
	return DefWindowProc( hwnd, msg, wParam, lParam );
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_yukkuri_jyl_base_swing_JylFrame_testDot( JNIEnv *env, jobject obj, jint x, jint y )
{
	hdc = GetDC( hwnd );

	SetPixel( hdc, (int)x, (int)y, RGB( R, G, B ) );

	ReleaseDC( hwnd, hdc );
}

package org.yukkuri.jyl.base.swing;

public class JylFrame
{
	private String title = "frame";
	private int x = 100; private int y = 100;
	private int width = 640; private int height = 480;

	static
	{
		System.load( System.getProperty( "user.dir" ) + "\native\windows\Frame.dll" );
	}

	public JylFrame()
	{
		nInitFrame( x, y, width, height );

		testDot( 100, 100 );
	}

	private native void nInitFrame( int x, int y, int width, int height );

	private native void testDot( int x, int y );
}

試したこと

1つ目は、パッケージに問題がある、と書いてあるのが見受けられましたが、パッケージには問題ないようです。
2つ目は、外部から描画関数を呼び出すために、関数ごとにGetDCを使用しています。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Windows、MinGW、Java8を使用しています。

Answer 1

回答内容については daisuke7 さんが回答されている内容が完全な回答になっています。testDot が呼び出されない理由は、以下のメッセージループで無限ループとなっているために Java 側に処理が戻っていないことです。

    while( GetMessage( &msg, NULL, 0, 0 ) ) DispatchMessage( &msg );
```メインウィンドウが閉じられて nInitFrame から制御が戻った際に testDot は呼び出されますが、その時にはメインウィンドウが破棄されているため、処理は実行されません。

この問題に対処するためには以下の 2 通りの手法があります。

### １．シングルスレッドの場合
シングルスレッドの場合、ウィンドウプロシージャをコールバック形式で Java 側を呼び出す形を取る必要があります。実装方法の差異はありますが、この方法を突き詰めていけば、AWT、Swing または SWT のいずれかに行きつくかと思います。

```Java
public class JylFrame
{
    private static final int x = 100;
    private static final int y = 100;
    private static final int width = 640;
    private static final int height = 480;
    private static final int WM_MOUSEMOVE = 0x0200;

    static
    {
        System.load( System.getProperty( "user.dir" ) + "\frame.dll" );
    }

    public static void main(String[] args) {
        JylFrame frame = new JylFrame();
        frame.initFrame();
        frame.run();
    }

    public void initFrame()
    {
        nInitFrame( x, y, width, height );
    }

    public void wndProc(int msg, long wParam, long lParam) {
        System.out.println( "nWndProc(" + msg + ", " + wParam + ", " + lParam + ")" );
        switch( msg ) {
            case WM_MOUSEMOVE:
                int x = (int)( lParam & 0xffff );
                int y = (int)( lParam >> 16 );
                testDot( x, y );
                break;
        }
    }

    private native void run();

    private native void nInitFrame( int x, int y, int width, int height );

    private native void testDot( int x, int y );
}

#include <windows.h>
#include <tchar.h>

#include <jni.h>
#include "JylFrame.h"

static HWND hwnd;
static jobject jylFrame;

const int R = 255;
const int G = 255;
const int B = 255;

LRESULT CALLBACK WndProc( HWND, UINT, WPARAM, LPARAM );

JNIEXPORT void JNICALL Java_JylFrame_run( JNIEnv *env, jobject obj ) {
    MSG msg;
    while( GetMessage( &msg, NULL, 0, 0 ) ) {
        TranslateMessage( &msg );
        DispatchMessage( &msg );
    }
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_JylFrame_nInitFrame( JNIEnv *env, jobject obj, jint x, jint y, jint width, jint height ) {
    HINSTANCE hInstance = GetModuleHandle( 0 );

    WNDCLASS wnd;

    wnd.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW | CS_OWNDC;        //    縦、横方向にサイズ変更時再描画
    wnd.lpfnWndProc = WndProc;
    wnd.cbClsExtra = wnd.cbWndExtra;
    wnd.hInstance = hInstance;
    wnd.hIcon = LoadIcon( NULL, IDI_APPLICATION );
    wnd.hCursor = LoadCursor( NULL, IDC_ARROW );
    wnd.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject( BLACK_BRUSH );
    wnd.lpszMenuName = NULL;
    wnd.lpszClassName = TEXT( "JylFrame" );

    if( !RegisterClass( &wnd ) ){
        MessageBox( NULL, TEXT( "window option error" ), TEXT( "error" ), MB_ICONSTOP );
        return;
    }

    hwnd = CreateWindow(
        TEXT( "JylFrame" ), TEXT( "frame" ),
        WS_OVERLAPPEDWINDOW,
        (int)x, (int)y,
        (int)width, (int)height,
        NULL, NULL,
        hInstance, NULL
    );

    if( hwnd == NULL ){
        MessageBox( NULL, TEXT( "window error" ), TEXT( "error" ), MB_ICONSTOP );
        return;
    }

    ShowWindow( hwnd, SW_SHOW );

    // Java クラスの参照を保持する。
    jylFrame = (*env)->NewGlobalRef( env, obj );
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_JylFrame_testDot( JNIEnv *env, jobject obj, jint x, jint y ) {
    HDC hdc = GetDC( hwnd );

    SetPixel( hdc, (int)x, (int)y, RGB( R, G, B ) );

    ReleaseDC( hwnd, hdc );
}

LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam ) {
    JavaVM *jvm;
    jsize ct;
    JNIEnv *env;

    switch( msg ){
        case WM_MOUSEMOVE:
            // グローバルな JNIEnv を取得する。要 -ljvm.lib
            JNI_GetCreatedJavaVMs( &jvm, 1, &ct );
            (*jvm)->GetEnv( jvm, (void **)&env, JNI_VERSION_1_8 );

            // nWndProc を取得する。
            jclass jcls = (*env)->FindClass( env, "JylFrame" );
            jmethodID wndproc = (*env)->GetMethodID( env, jcls, "wndProc", "(IJJ)V" );

            (*env)->CallVoidMethod( env, jylFrame, wndproc, msg, (long long)wParam, (long long)lParam );
            break;
        case WM_DESTROY:
            // Java クラスの参照を解放する。
            (*env)->DeleteGlobalRef( env, jylFrame );
            PostQuitMessage( 0 );
            return 0;
    }

    return DefWindowProc( hwnd, msg, wParam, lParam );
}
```なお、C 側のコンパイルに必要な引数はかなり増えます。
```CMD
gcc -IC:\openjdk\include -IC:\openjdk\include\win32 frame.c -shared -o frame.dll -LC:\openjdk\lib -lgdi32 -ljvm

C ドライブ直下の openjdk フォルダにインストールしていると上記のような指定になります。C:\openjdk 部分は環境に合わせて読み替えてください。JVM のメソッドを直接呼び出しているために -ljvm が必須となります。また、jvm.lib の位置を知らせるために OpenJDK の lib フォルダのパスを -L オプションで指定する必要があります。

このサンプルのビルドに成功すれば、以下のようにマウスの軌跡をたどるアプリが完成します。

２．マルチスレッドの場合

もう１つマルチスレッドのサンプルも作成しようと思ったのですが、回答に時間がかかるのでやめました。マルチスレッドのサンプルが必要であれば別途コメントしてください。

Comments

[yukkuri]

gcc -Ijavaのパス\include -Ijavaのパス\include\win32 frame.c -shared -o frame.dll -Wl,-subsystem,windows -Ljavaのパス\lib -lgdi32 -ljvm とオプションを設定しましたが、
-ljvm が見つからないと出てしまいます。パスにjvm.libがあることは確認済みです。

[atata0319]

gcc では -l でライブラリファイルを指定するのが標準的なやり方かなと思いますが、VC++ のようにライブラリファイルを -l なしで指定することも可能で、この場合はフルパスで指定することができます。-L も指定する必要はありません。いったん、これで試されてはいかがでしょうか？
gcc -IC:\openjdk\include -IC:\openjdk\include\win32 frame.c -shared -o frame.dll -Wl,-subsystem,windows -lgdi32 C:\openjdk\lib\jvm.lib

さらに gcc のビット数と jdk のビット数を一致させる必要があります。MinGW が 64 ビットで JDK が 32 ビットであるようなビット数が異なる場合、リンクに失敗します。

なお、DLL プロジェクトでは subsystem の指定はほとんど意味を持ちません。起動する exe ファイル側の設定に影響されるためです。Java をコンソールなしで起動する場合、java.exe ではなく javaw.exe で起動するとコンソールが表示されません。

[yukkuri]

すいません、64bit出揃えたら、以下のエラーが出てしまいまして…
AppData\Local\Temp\ccshkb4S.o:frame.c:(.text+0x299): undefined referen
ce to 'imp_JNI__GetCreatedJavaVMs@12'
(パスはユーザー名、C:を省略させていただいています)

[atata0319]

このメッセージが表示されるということはコンパイラが 32 ビットコンパイラを使用しているか 64 ビットコンパイラを 32 ビットで動作させている（-m32オプションを指定している）のかのどちらかです。64 ビットコンパイラを使用すると通常、関数末尾の @12 が付与されません。gcc もフルパスで指定してみるとかどうでしょうか？

[yukkuri]

ありがとうございます。おかげでフレームを生成まで行きました。しかし、マウスをフレームに入れるとjavaが停止してしまい、思ったように動きません。エラーは出ていません。

[atata0319]

C 側で例外が発生した際にエラーが表示されないのは JNI としては正常な動作となります。その際、カレントディレクトリに Java のログファイルが出力されているかと思いますが、そのファイルからエラー箇所を特定できるのであれば、質問する必要は多分ないと思います。これ以上は C 側のデバッグが必要になります。適当なデバッガを用意してステップ実行してもらうのが早いですね。MinGW で開発されているなら Eclipse CDT を用意するのが早いかもしれません。
https://qiita.com/t-tkd3a/items/39d9f9f64b6707332cbd

どのコードでどのようにエラーが発生しているかを記載してください。

[yukkuri]

ログファイルらしきものが見つからなかったのですが、どうしたらいいでしょうか。

[atata0319]

デバッグしてどこに問題があるかを突き止めてください。行ごとに MessegeBox を配置するような手法でも良いです。

[yukkuri]

いろいろ調べてrun関数内で不正なグローバルまたはローカルアクセスがされている、ということでした。(ネイティブメゾットの追跡はしてくれないようです)
断定できたのは、この2行のどこかということです。
jclass jcls = (*env)->FindClass( env, "JylFrame" );
jmethodID wndproc = (*env)->GetMethodID( env, jcls, "wndProc", "(IJJ)V" );

[atata0319]

それは原因を特定できていることになりません。ウィンドウプロシージャはメッセージループで処理されるため、必ず run メソッド内での処理となるためです。

まずは、どこで問題が発生しているかを特定するために、WM_MOUSEMOVE の処理を削除するなりして実行しないようにしてみてください。元々言われていたマウスが入るとエラーになるという話ですので、これで WM_MOUSEMOVE に記載している処理が問題かどうかが判断できます。

Answer 2

Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError:
 org.yukkuri.jyl.base.swing.JylFrame.testDot(II)V
        at org.yukkuri.jyl.base.swing.JylFrame.testDot(Native Method)

JNIEXPORT void JNICALL Java_yukkuri_jyl_base_swing_JylFrame_testDot( JNIEnv *env, jobject obj, jint x, jint y )

関数名に org がない。

Comments

[yukkuri]

エラーの発生、1つ目は解決しました！ありがとうございます！

[daisuke7]

正直Win32 APIなんてもうほとんど覚えていないのですが、
CreateWindow/ShowWindow/(UpdateWindow)した直後にGetDCとかしても、
まだまともにウィンドウが出てないんじゃないでしょうか？
ちょっと時間をおいてから testDot()してみるとか。

[yukkuri]

5秒ほど待機してから呼び出してみましたが無理でした。

[daisuke7]

あ、ネイティブ側でWindowsのメッセージループに入っちゃうから、Java側に制御戻ってこないのでは？

[yukkuri]

あるかもしれませんね。

[yukkuri]

追記:Windows.hのSleepを使用して検証した結果、5秒ほど待機しても無理でした。
また、そのままでは呼び出せないので(int,int)の似たような関数を使用しました。

[daisuke7]

Java 側でスレッド作って、Java側はそのスレッドで動くようにして、元のスレッドはnInitFrame呼び出す（そのままメッセージループに入る）とかしないと駄目な気がします。