（この記事は地平線に行くとのマルチポストです）

Jextract に libcurl を呼び出すサンプルがありました。これを試しに動かしてみました。
（まだ Preview の Foreign Function & Memory API を使います）

ちなみに、ほかにも以下のライブラリを使うサンプルが置いてあります。

ディレクトリ	実行するライブラリ
cblas	OpenBLAS（行列演算ライブラリ）
lapack	LAPACK (数値解析ソフトウェアライブラリ）
libclang	Clang の C インタフェースライブラリ
libcurl	cURL（データ転送ライブラリ）
libffmpeg	FFmpeg（動画・音声の記録・変換・再生ライブラリ）
libgit2	Git（バージョン管理）
libjimage	ImageJ（画像処理ライブラリ）
libproc	/proc インターフェイス
lp_solve	lp_solve（混合整数線形計画法のソルバー）
opengl	OpenGL（2次元/3次元コンピュータグラフィックスライブラリ）
readline	Readline（コマンドライン対話ライブラリ）
sqlite	SQLite（データベース）
tcl	Tcl（ユーティリティモジュール）
tensorflow	TensorFlow（機械学習ライブラリ）
dlopen	動的リンクを行うローダー
time	C言語標準ライブラリの time

また、Python3 スクリプトを実行するサンプル、Go との相互呼び出しを行うサンプルもおいてあります。

前置き

Jextract とは

jextract is a tool which mechanically generates Java bindings from a native library headers. This tools leverages the clang C API in order to parse the headers associated with a given native library, and the generated Java bindings build upon the Foreign Function & Memory API.

jextract は、ネイティブライブラリヘッダーから Java バインディングを機械的に生成するツールです。このツールは、clang C API を利用して、特定のネイティブライブラリに関連付けられたヘッダーを解析し、生成された Java バインディングは Foreign Function & Memory API に基づいて構築されます。

README.md

Foreign Function & Memory API とは

Introduce an API by which Java programs can interoperate with code and data outside of the Java runtime. By efficiently invoking foreign functions (i.e., code outside the JVM), and by safely accessing foreign memory (i.e., memory not managed by the JVM), the API enables Java programs to call native libraries and process native data without the brittleness and danger of JNI. This is a preview API.

Java プログラムが Java ランタイム外のコードやデータと相互運用できる API を導入します。外部関数 (つまり、JVM の外部のコード) を効率的に呼び出し、外部メモリ (つまり、JVM によって管理されないメモリ) に安全にアクセスすることにより、API は Java プログラムがネイティブライブラリを呼び出し、ネイティブデータをもろくて危険なJNIを使わずに処理できるようにします。これはプレビュー API です。

Introduction

また、先日の JJUG ナイトセミナーの資料も併せてごらんください。
JEP 424 Foreign Function & Memory API を試しに使ってみました！ - Speaker Deck

今回動かすコード

jextract の samples/libcurl/CurlMain.java
引数の URL にアクセスして、取得した内容を標準出力に流すプログラムです。

import java.lang.foreign.MemorySession;
import java.lang.foreign.SegmentAllocator;
import static java.lang.foreign.MemoryAddress.NULL;
import static org.jextract.curl_h.*;
import org.jextract.*;

public class CurlMain {
   public static void main(String[] args) {
       var urlStr = args[0];
       curl_global_init(CURL_GLOBAL_DEFAULT());
       var curl = curl_easy_init();
       if(!curl.equals(NULL)) {
           try (var session = MemorySession.openConfined()) {
               var url = session.allocateUtf8String(urlStr);
               curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_URL(), url.address());
               int res = curl_easy_perform(curl);
               if (res != CURLE_OK()) {
                   String error = curl_easy_strerror(res).getUtf8String(0);
                   System.out.println("Curl error: " + error);
                   curl_easy_cleanup(curl);
               }
           }
       }
       curl_global_cleanup();
   }
}

手順

下準備（jextract のコンパイル）

Ubuntu 22.04 で作業しました。
WSL2 上でも同じはず。 Mac の場合は README.md を参照。

apt で必要なものをインストールします。

Gradle 実行用の Java 17¹
jextract のコンパイルに必要な LLVM, clang
サンプルの実行に必要な libcurl (with OpenSSL)

sudo apt update
sudo apt install -y openjdk-17-jdk llvm-dev libclang-14-dev libcurl4-openssl-dev

JAVA_HOME を設定します。

export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-17-openjdk-amd64/

続いて、Java 19 を準備します。
どのディストリビューションでも構わないですが、今回は https://jdk.java.net/19/ のものを使用しました。

cd $HOME
curl -LO 'https://download.java.net/java/GA/jdk19/877d6127e982470ba2a7faa31cc93d04/36/GPL/openjdk-19_linux-x64_bin.tar.gz'
tar xf openjdk-19_linux-x64_bin.tar.gz

jextract をコンパイルします。

git clone git@github.com:openjdk/jextract.git
sh ./gradlew -Pjdk19_home=$HOME/jdk-19/ -Pllvm_home=/usr/lib/llvm-14 clean verify

ところが、エラーになりました。

> Error: the path /usr/lib/llvm-14/lib/clang/14/include does not exist

どうやら、パスが違うみたいです。パッチを当てます。

diff --git a/build.gradle b/build.gradle
index 1e8b620..c1b3cd7 100644
--- a/build.gradle
+++ b/build.gradle
@@ -20,7 +20,7 @@ if (clang_versions.length == 0) {
     throw new IllegalArgumentException("Could not detect clang version." +
             " Make sure a ${llvm_home}/lib/clang/<VERSION> directory exists")
 }
-def clang_version = clang_versions[0]
+def clang_version = clang_versions[1]

 def jextract_version = "19"
 def jmods_dir = "$buildDir/jmods"

改めて実行します。

sh ./gradlew -Pjdk19_home=$HOME/jdk-19/ -Pllvm_home=/usr/lib/llvm-14 clean verify

今度はうまくいきました。

BUILD SUCCESSFUL in 38s
8 actionable tasks: 8 executed

jextract コマンドにパスを通しておきましょう。

export PATH=`pwd`/build/jextract/bin:$PATH

サンプルの実行

まずは、jextract で curl のバインディング用クラスを生成します。

cd samples/libcurl
jextract -t org.jextract -lcurl /usr/include/x86_64-linux-gnu/curl/curl.h

これで、 org/jextract 配下にクラスが作られます。
（ちなみに、上記のコマンドに --source を付与すれば、クラスのソースコードが作られます）

それでは、いよいよサンプルの実行です！

java --enable-native-access=ALL-UNNAMED \
    --enable-preview --source=19 \
    -Djava.library.path=/usr/lib/x86_64-linux-gnu CurlMain.java \
    'http://www.example.com/'

うまくいけば、がーっと html が流れてきます。

Note: CurlMain.java uses preview features of Java SE 19.
Note: Recompile with -Xlint:preview for details.
<!doctype html>
<html>
<head>
    <title>Example Domain</title>

    <meta charset="utf-8" />
    <meta http-equiv="Content-type" content="text/html; charset=utf-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1" />
（略）

まとめ

Java からいろいろなライブラリを呼べるようになって、Java の可能性が一気に広がった感じがします。

Gradle がまだ Java 19 未サポートなので別のバージョン (Java 17) をここでインストールしています。 ↩