如何在Java上使用 pngquant png壓縮工具 (JNI)

pngquant是一個不錯的png圖檔縮工具，但它是用C語言寫成的，如果要用Java來使用它的話，就必需使用JNI (Iava Native Interface)的方式來調用C的程式，剛好工作上需要在Java的環境上使用它，特別在這紀錄下要使用pngquant的JNI流程。

pngquant的官網上有提供圖形化GUI的工具及命令列的Command-Line工具，如果要用程式碼的使用方式的話，可以點 "a library" 連結到它的 lib 網站 (libimagequant)，在lib網站中，可以看到許多不同語言的使用方式。

我的環境是Windows 7，jdk1.5.0_15，必須製作相應libimagequant專案的dll檔。
制作dll檔有許多方式，libimagequant官網給Windows的建議為使用Viusal Studio或MinGW工具來產生dll，我選擇最簡單的方式，去Microsoft官網下載安裝Visual Studio 2015來用。

點擊 "MSVC-compatible branch of the library" 可連到MSVC版lib的Git網站，把整個專案下載下來後，就可以開始進行JNI的步驟。

以下是JNI的詳細步驟：

1. 使用命令列視窗(cmd)到下載並已被解壓縮的libimagequant-msvc資料夾，打上以下指令來產生相應PngQuant.class、Image.class、 Result.class (Class檔請自行compile產生)的 標頭檔 (副檔名為h)
   javah org.pngquant.PngQuant
   javah org.pngquant.Image
   javah org.pngquant.Result
   產生出來的檔名會被多加一些前綴，把它們都刪掉，再把得到的pngQuant.h、Image.h、Result.h丟到org/pngquant的目錄下。
2. 開啟Visual Studio 2015，New 一個 Win32 Project，Application type選 DLL ，Additional options選Empty Project就好。
   
   
3. 先把org/pngquant/PngQuant.c丟到org外面那層(因為要配合裡面寫的include的path路徑)，在Solution Explorer的Source File中，將全部檔(包括org資料夾之下)都Add進去(有些其實用不到，不過沒關係都先丟進去)
   
4. 這時看PngQuant.h可能會發現有被畫紅線的Error，對專案安右鍵選擇"Properties" --> Configuration --> C/C++  設定 Additional Include Directories ，請設定jdk中include和include/win32的位置，例如以下路徑：
   C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.5.0_15\include
   C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.5.0_15\include\win32
   然後將專案的mode從debug改成release
   
   
5. 開啟Eclipse，建立一個測試專案，將org/pngquant下的java檔全部丟到專案中，並且再將Visual Studio release出來的dll檔丟進去。
   撰寫一個測試的程式，例如叫做libimagequantTest.java，內容如下：

   import java.awt.image.BufferedImage;
   import java.io.File;
   import java.io.IOException;
   
   import javax.imageio.ImageIO;
   
   import org.pngquant.PngQuant;
   
   public class libimagequantTest {
   
    public static void main(String[] args) {
      BufferedImage newImg;
      
      PngQuant pngQuant = new PngQuant();
      
      try {
       newImg = pngQuant.getRemapped(ImageIO.read(new File("D:\\old_picture.png")));
       ImageIO.write(newImg, "png", new File("D:\\new_picture.png"));
      } catch (IOException e) {
       // TODO Auto-generated catch block
       e.printStackTrace();
      }
      
      pngQuant.close();
    }
   
   }
   

   最後的檔案結構會像這樣
   
6. 在專案上按右鍵選擇Properties --> Java Build Path 設定 Nativ Library Location，例如此例我設定的是
   libimagequant_Test/src/org/pngquant
7. 最後放上一張檔案大小較大的圖 D:\\old_picture.png，執行libimagequantTest.java，如果有出現另一張圖D:\\new_picture.png，就代表大功告成了。

源始碼下載：
pngquant JNI_Test.7z

Ardulink - Arduino的Java控制方案

Ardulink是一個開源Arduino的Java解決方案，提供了使用Java來控制Arduino的方法，讓Java操作Arduino版子變的更簡單，其源裡是先再Arduino上寫入程式，用來監聽從序列阜(Serial Port)上傳來的指令並做相應的操作、也用序列阜傳回相應的回應，序列阜的連接方式用到了之前文章"用Java與Arduino的序列阜溝通(使用RXTX)"講到的RXTX，而Java就用包好的API來對Arduino送指令。

要使用Ardulink，可以先到Ardulink的下載頁下載，會得到一個壓縮檔，找個位置解壓縮後就可以開始進行Ardulink的Java範例，LED閃光(BlinkLED)，下面講解詳細步驟：

1. 下載Ardulink並解壓縮以後，可以看到如下的檔案結構。
   我們會需要用到的有"winDLLs"及"lib"資料夾。
   打開winDLLs，可以看到32bit和64bit兩個資料夾，依自已需求選擇打開資料夾後可以再看到三個檔案：LibusbJava.dll、RXTXcomm.jar、rxtxSerial.dll，
   LibusbJava.dll及rxtxSerial.dll是Java使用JNI要用的檔案。
   RXTXcomm.jar是Java要引入lib的其中一個檔案。
   lib資料夾裡的檔案是要給Java要引入的lib。
   而在bin資料夾裡面，放了兩個bat檔，其內容就只是幫忙把LibusbJava.dll、RXTXcomm.jar、rxtxSerial.dll放到lib資料夾而已。
   
   
   為了之後方便且起，在這裡我也把LibusbJava.dll、RXTXcomm.jar、rxtxSerial.dll通通放到lib資料夾。
   
2. 接著是Arduino這端，我們必需要先再Arduino版子上寫入Serial Port溝通相關的程式，打開sketches資料夾，可以看到許多角本，這邊選擇ArdulinkProtocol裡的ArdulinkProtocol.ino執行就好，當然如果有相應的版子也可以選擇相應的角本，例如Digispark可以選擇ArdulinkProtocol4Digispark。
   需要注意的是，也為不同型號的版子有些許不同，例如Arduino Due目前沒支援tone()和noTone()這兩個函式，所以要稍微修改角本，因為我使用的是Arduino Due，為了簡單測試方便，就先把用到tone()和noTone()的指令先注解掉。
3. 再來是Java這端，這裡以Eclipse Neon IDE及jdk1.8.0_05為例，檔案結構如下，
   
   
   BlinkLED是我們的主程式，用來控制Arduino的LED燈開闗(第13號PIN)，先把剛剛lib資料夾裡的jar檔及RXTXcomm.jar引入library中。
   接著設定專案的Native library location，路徑為LibusbJava.dll、rxtxSerial.dll所在的路徑。
   
   BlinkLED.java的內容如下(參考https://github.com/Ardulink/Ardulink-2)，作用為一秒亮、一秒暗Arduino板子的LED燈(Pin 13)。

   import java.io.IOException;
   import java.util.concurrent.TimeUnit;
   
   import org.ardulink.core.Link;
   import org.ardulink.core.Pin;
   import org.ardulink.core.Pin.DigitalPin;
   import org.ardulink.core.convenience.Links;
   
   public class BlinkLED {
   
    public static void main(String[] args) {
         Link link = Links.getDefault();
            DigitalPin pin = Pin.digitalPin(13);  //這裡13 pin是板子的LED燈
            boolean power = true;
            while (true) {
                System.out.println("Send power:" + power);
                try {
                 //swicthDigitalPin()為數位輸出，對應了Arduino的digitalWrite()
        link.switchDigitalPin(pin, power);  
        power = !power;
                 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  //1秒亮、1秒暗
       } catch (IOException | InterruptedException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
       }             
            }
    }
   }
   

4. 執行BlinkLED.java後，應該就可以看到Arduino板子上的LED燈一亮一暗了。
   執行時可能會有下警告訊息，主要是RXTX版本及SLF4J Class衝突等警告，不過並不會影響程式運行，所以可暫且忽略。

   Stable Library
   =========================================
   Native lib Version = RXTX-2.2-20081207 Cloudhopper Build rxtx.cloudhopper.net
   Java lib Version   = RXTX-2.1-7
   WARNING:  RXTX Version mismatch
    Jar version = RXTX-2.1-7
    native lib Version = RXTX-2.2-20081207 Cloudhopper Build rxtx.cloudhopper.net
   SLF4J: Class path contains multiple SLF4J bindings.
   SLF4J: Found binding in [jar:file:/C:/Users/Administrator/Downloads/ardulink/lib/slf4j-jdk14-1.7.12.jar!/org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder.class]
   SLF4J: Found binding in [jar:file:/C:/Users/Administrator/Downloads/ardulink/lib/slf4j-log4j12-1.7.5.jar!/org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder.class]
   SLF4J: See http://www.slf4j.org/codes.html#multiple_bindings for an explanation.
   SLF4J: Actual binding is of type [org.slf4j.impl.JDK14LoggerFactory]

附注：
Ardulink有做一個UI介面可以跟Arduino板子作連接並控制(ardulink-console-2.0.1.jar)，放在下載下來的 lib/ardulink-console-2.0.1.jar，在執行set32bitWindowsRXTX.bat或set64bitWindowsRXTX.bat(或自己手動把LibusbJava.dll、RXTXcomm.jar、rxtxSerial.dll丟到lib資料下)後，可以直接開啟ardulink-console-2.0.1.jar，看到如下視窗介面，按下Connect與Arduino連接後，在許多功能可以使用，對於想要測一下Arduino，還不想花太多時間寫程式時是個不錯的工具。