使用 Dotnet 8 AOT 生成 DLL，并被 Java 调用

前言：最近项目中引入了一个加密 DLL 文件，通过 JNA 调用 DLL 对敏感字段进行加密保存。该 DLL 为 Rust 编写，且 Win/Linux/MAC 分别编译出不同的文件 xxx.dll/xxx.so/xxx.dylib，因此突发奇想使用 C# 编写一个 DLL 类库。

使用 Dotnet 8 AOT 生成 DLL，并被 Java 调用

C# 项目

创建 Dotnet 类库项目，并添加BouncyCastle.Cryptography依赖，并编写加解密方法：

引用内容：

using Org.BouncyCastle.Crypto.Engines;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Paddings;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;

SM4 加解密方法：

    // SM4 Key
    private static readonly byte[] key =
    [
        // Generate your key 
    ];

    private static byte[] Sm4EcbEncrypt(byte[] plaintext)
    {
        var engine = new SM4Engine();
        var cipher = new PaddedBufferedBlockCipher(engine, new Pkcs7Padding());
        cipher.Init(true, new KeyParameter(key));
        return cipher.DoFinal(plaintext);
    }

    private static byte[] Sm4EcbDecrypt(byte[] ciphertext)
    {
        var engine = new SM4Engine();
        var cipher = new PaddedBufferedBlockCipher(engine, new Pkcs7Padding());
        cipher.Init(false, new KeyParameter(key));
        return cipher.DoFinal(ciphertext);
    }

然后添加导出的函数：

    [UnmanagedCallersOnly(EntryPoint = "encrypt_string", CallConvs = [typeof(CallConvCdecl)])]
    public static IntPtr EncryptString(IntPtr plaintextPtr)
    {
        try
        {
            String? plaintextOptional = Marshal.PtrToStringUni(plaintextPtr);

            if (plaintextOptional is null)
            {
                return IntPtr.Zero;
            }

            string plaintext = plaintextOptional;
            byte[] plainBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(plaintext);
            byte[] cipherBytes = Sm4EcbEncrypt(plainBytes);
            string base64 = Convert.ToBase64String(cipherBytes);
            return Marshal.StringToHGlobalUni(base64);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.Error.WriteLine(ex.Message);
            return IntPtr.Zero;
        }
    }

    [UnmanagedCallersOnly(EntryPoint = "decrypt_string", CallConvs = [typeof(CallConvCdecl)])]
    public static IntPtr DecryptString(IntPtr ciphertextPtr)
    {
        try
        {
            string? ciphertextOptional = Marshal.PtrToStringUni(ciphertextPtr);
            if (ciphertextOptional is null)
            {
                return IntPtr.Zero;
            }

            string ciphertextBase64 = ciphertextOptional;
            byte[] cipherBytes = Convert.FromBase64String(ciphertextBase64);
            byte[] plainBytes = Sm4EcbDecrypt(cipherBytes);
            string plaintext = Encoding.UTF8.GetString(plainBytes);
            return Marshal.StringToHGlobalUni(plaintext);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.Error.WriteLine(ex.Message);
            return IntPtr.Zero;
        }
    }

    [UnmanagedCallersOnly(EntryPoint = "free", CallConvs = [typeof(CallConvCdecl)])]
    public static void Free(IntPtr ptr)
    {
        if (ptr != IntPtr.Zero)
        {
            try
            {
                Marshal.FreeHGlobal(ptr);
            }
            catch { }
        }
    }

注意如果是基本类型可以直接传，如果是 string 这种则需要统一编码，Marshal.PtrToString有数种方式，为方便统一可以使用UTF-16格式。
因为返回的类型，也就是Marshal.StringToHGlobalXXX方法只能用ANSI或者Uni（也就是UTF-16）方式。

然后项目中添加 AOT 设置：

    <PropertyGroup>
        <PublishAOT>true</PublishAOT> 
    </PropertyGroup>

然后发布即可（注意，AOT 需要发布，运行时生成的 DLL 不是 AOT）。

Java 侧调用

maven 中添加如下依赖：

        <dependency>
            <groupId>net.java.dev.jna</groupId>
            <artifactId>jna</artifactId>
            <version>5.14.0</version>
        </dependency>

将生成的 DLL 放在项目根目录或者resource目录下，创建对应的接口文件：

import com.sun.jna.*;

import java.util.Collections;

public interface SharpLibrary extends Library {
    // 这里是 DLL 的名称，不带后缀
    SharpLibrary INSTANCE = Native.load("Sharp", SharpLibrary.class,
            Collections.singletonMap(Library.OPTION_CALLING_CONVENTION, Function.C_CONVENTION));

    // 注意这里用 Pointer，JNA 不会帮你自动释放内存
    // 并且由于入参用的是 UTF-16 格式，因此使用 WString 类
    Pointer encrypt_string(WString plaintext);

    Pointer decrypt_string(WString ciphertext);

    void free(Pointer ptr);
}

调用测试：

        SharpLibrary lib = SharpLibrary.INSTANCE;

        // 调用加密，传入UTF-16字符串，返回Pointer
        Pointer pEnc = lib.encrypt_string(new WString("中文测试😊"));
        String encrypted = pEnc.getWideString(0); // 读取UTF-16字符串
        System.out.println("Encrypted: " + encrypted);

        // 调用解密，传入加密后的UTF-16字符串
        Pointer pDec = lib.decrypt_string(new WString(encrypted));
        String decrypted = pDec.getWideString(0);
        System.out.println("Decrypted: " + decrypted);

        // 释放内存
        lib.free(pEnc);
        lib.free(pDec);

更新：经测试，也可以在 C# 侧输入输出都是用 UTF-8 格式，这样 Java 侧就不用使用 WString 了。

C# 侧输入：

Marshal.PtrToStringUTF8(IntPrt textPtr)

C# 侧返回：

Marshal.StringToCoTaskMemUTF8(String text)

C# 侧内存释放：

Marshal.FreeCoTaskMem(IntPtr ptr);