Java JNI 를 활용하여 윈도우 운영체제 dll 동적 라이브러리 사용하기, 컴파일 방법

Java 소프트웨어를 개발하다보면 윈도우 운영체제와 긴밀하게 소통해야 할 상황이 올 때가 존재한다. 특히 Java 는 아무래도 크로스 플랫폼이 가능한 소프트웨어이다 보니, 운영체제 저수준 단계의 조작이 불가능한 경우가 많다. 예를 들어 운영체제 자체의 API를 사용한다든지 등 자바 자체 머신에서 제공하지 않는 경우 시스템과 연동을 해야하는데 이 때 대표적으로 사용하는 것이 Java JNI 이다.

Java JNI 는 윈도우 운영체제나 특정 시스템의 DLL 라이브러리를 불러오도록 도와주는 도구인데, 안타깝게도 C/C++ 운영체제용 네이티브 dll 은 로드할 수 없다.

Java 가 제공하는 JNI 이라는 도구를 통해서 dll 헤더를 만들고, JNI 용 내부 헤더를 인클루드하여 빌드해야지 Java에서 사용할 수 있는 dll 이 완성된다.

JNI 헤더 생성 생성

먼저 JNI 헤더를 생성하기 위해서는 자바 컴파일러가 JNI 헤더를 생성할 수 있는 조건의 클래스 환경을 만들어줘야 한다.

public class TestMain { static { System.loadLibrary("lib"); } public native static int multiply(float a, float b); }

먼저 선언할 함수 명과 함께 native 함수를 선언한다. 그와 동시에 static 블럭 안에 System.loadLibrary 를 통해서 지금은 존재하지는 않지만 추후 생성할 라이브러리의 이름 lib을 지정한다.

그리고 이제 자바 컴파일러를 통해서 이 클래스를 컴파일함과 동시에 JNI 헤더를 생성해야 한다.

자바 컴파일러(javac)를 실행하기 위해서 Java가 설치된 디렉터리로 들어간다. 기본적으로 자바는 바이너리 제공사에 따라 위치가 제각각이다. 필자의 경우 Adoptium 을 사용하기 때문에, C:\Program Files\Eclipse Adoptium\jdk-21.0.7.6-hotspot\bin 에 javac.exe 가 있음을 확인했다.

이 javac 를 실행하기 위해 콘솔에 경로명\javac.exe 를 입력 해 본다.

특히 윈도우 터미널에서 띄어쓰기가 들어간 명령어의 경우 "로 감싸줘야 한다.

컴파일러가 정상적으로 실행된 것을 확인할 수 있다. 이제 이 명령 뒤에 -h 플래그와 함께 헤더가 생성될 위치, 헤더를 생성할 대상 java 파일을 입력해주면 된다.

"...\javac.exe" -h . TestMain.java

필자의 경우는 java 파일 명 및 클래스 명을 TestMain 으로 했기 때문에, TestMain.java 로 컴파일한다.

아무튼 이 작업이 완료되면 해당 디렉터리 안에 test_TestMain.h 과 같이 헤더 파일이 생긴다. 이제 이 파일을 C++ 헤더 파일에 등록하고 원하는 함수를 구현한 뒤에 dll 로 컴파일 하면 된다.

C/C++ 로 헤더 추가해서 컴파일하기

우리는 exe 응용 프로그램을 생성하는 것이 목표가 아니라, Dynamic-Link Library 인 DLL 을 생성하는 것이 목표이기 때문에 프로젝트를 생성할 때 DLL 프로젝트로 생성해야 한다.

프로젝트가 생성되면 Header Files 에는 방금 생성한 test_TestMain.h 를 넣고, 나머지 헤더는 모두 지운다. Source Files 에서도 dllmain.cpp 만 남기고 모두 지운다.

그리고 Visual Studio 에서 기본적으로 pch 와 같이 컴파일된 프리 헤더 기능이 켜져있는데,

필자의 경우는 프로젝트 속성에 들어가서 Configuration Properties -> C/C++ -> Precompiled Header 을 비활성화 하였다.

여기서 방금 만든 test_TestMain.h 는 절대 복사 붙여넣기로 넣어서는 안된다. 복사 붙여넣기로 넣으면 코드가 프로젝트에 들어가지는 것이 아니라 참조로 열리기 때문에 헤더로 include가 안된다. 그렇기에 필자는 Header Files 공간에 우클릭 -> 새 아이템 -> 원하는 헤더명.h 로 직접 헤더를 생성한 뒤 내용물을 붙여넣는식으로 하였다.

JNI 가 기본적으로 자체 생성해준 헤더는 우리가 Java 에서 처음 구성한 static native 함수와 똑같다. 여기서 헤더를 정의하고, Main.cpp 에서 구현한 뒤 빌드하면 Java에서 그 구현된 C/C++ 코드를 실행할 수 있는 것이다.

즉 필자는 dllmain.cpp 라는 파일을 하나 생성한 뒤 jfloat a, jfloat b 를 곱하여 반환하는 식으로 구현하였다. 즉 곱셈 함수가 된 것이다.

빌드를 하면 dll가 생성되어야 하지만, 막상 오류가 발생한다. 이는 인클루드 공간에 자바 자체 JNI 헤더를 등록해주지 않아서 그런데, 프로젝트 속성에 들어가 C/C++ Include 디렉터리에 자바 JDK 디렉터리 내부에 있는 include 디렉터리와 include/win32 디렉터리를 추가해야 한다.

프로젝트 속성에 들어간 뒤, VC++ Directories 항목에서 Include Directories 설정을 들어간다.

그리고 새 디렉터리 모양을 눌러 Java JDK 디렉터리 내부에 있는 include 디렉터리와 include 안에 있는 win32 디렉터리를 각각 등록해준다. 필자의 경우는 위 사진과 같다.

Rebuild started at 4:05 PM... 1>------ Rebuild All started: Project: Dll1, Configuration: Debug x64 ------ 1>dllmain.cpp 1>C:\Users\WhitmemHomeGame\source\repos\Dll1\Dll1\dllmain.cpp(8,10): warning C4244: 'return': conversion from 'jfloat' to 'jint', possible loss of data 1> Creating library C:\Users\WhitmemHomeGame\source\repos\Dll1\x64\Debug\Dll1.lib and object C:\Users\WhitmemHomeGame\source\repos\Dll1\x64\Debug\Dll1.exp 1>Dll1.vcxproj -> C:\Users\WhitmemHomeGame\source\repos\Dll1\x64\Debug\Dll1.dll 1>Done building project "Dll1.vcxproj". ========== Rebuild All: 1 succeeded, 0 failed, 0 skipped ========== ========== Rebuild completed at 4:05 PM and took 03.663 seconds ==========

그러면 제대로 컴파일이 되는 것을 확인할 수 있는데,

C/C++ 프로젝트의 최상단 컴파일된 디렉터리 (필자의 경우는 x64 컴파일을 했기 때문에 x64 디렉터리)/Debug에 들어가면 dll이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이제 이 Ddll 파일만 Java 프로젝트의 최상단 위치에 복사한다.

그리고 아까 System.loadLibrary("lib"); 으로 작성했기 때문에 파일 명을 lib.dll로 변경해준다. 즉 저 loadLibrary 의 인자로 들어가는 내용은 파일명*(확장자 제외)을 넣어주면 된다.

그리고 이제 생성된 함수를 실행해본다.

25okay

정상적으로 실행되는 것을 확인할 수 있다. 이 방법을 활용해서 윈도우 운영체제에서만 사용 가능한 API 들을 실행할 수 있다. 다음 게시글에서는 윈도우 자체 MessageBox 등을 자바에서 실행해보기로 한다.