JNI:全局引用&局部引用&弱全局引用

從Java虛擬機(jī)創(chuàng)建的對(duì)象傳到本地 C/C++ 代碼時(shí)就會(huì)產(chǎn)生引用。根據(jù)Java的垃圾回收機(jī)制，只要有引用存在就不會(huì)觸發(fā)該引用指向的Java對(duì)象的垃圾回收。這些引用在 JNI 中分為三種

1. 全局引用 （Global Reference）

2. 局部引用 （Local Reference）

3. 弱全局引用 （Weak Global Reference）， JDK 1.2 引入

• 最常見的引用類型，基本上通過JNI返回來的引用都是局部引用

例如，使用NewObject就會(huì)返回創(chuàng)建出來的實(shí)例的局部引用。局部引用只在該native函數(shù)中有效，所有在該函數(shù)中產(chǎn)生的局部引用，都會(huì)在函數(shù)返回的時(shí)候自動(dòng)釋放（freed）。也可以使用DeleteLocalRef函數(shù)進(jìn)行手動(dòng)釋放該引用。

• 想一想既然局部引用能夠在函數(shù)返回時(shí)自動(dòng)釋放，為什么還需要DeleteLocalRef函數(shù)呢？

實(shí)際上局部引用存在，就會(huì)防止其指向的對(duì)象被垃圾回收。尤其是當(dāng)一個(gè)局部引用指向一個(gè)很龐大的對(duì)象，或是在一個(gè)循環(huán)中生成了局部應(yīng)用；最好的做法就是在使用完該對(duì)象后，或在該循環(huán)尾部把這個(gè)引用釋放掉，以確保在垃圾回收器被觸發(fā)的時(shí)候被回收。

• 在局部引用的有效期中，可以傳遞到別的本地函數(shù)中，要強(qiáng)調(diào)的是它的有效期仍然只在一次的Java本地函數(shù)調(diào)用中，所以千萬不能用C++全局變量保存它或是把它定義為C++靜態(tài)局部變量。

• 全局引用可以跨越當(dāng)前線程，在多個(gè)native函數(shù)中有效，不過需要編程人員手動(dòng)來釋放該引用。全局引用存在期間會(huì)防止在Java的垃圾回收的回收。

• 與局部引用不同，全局引用的創(chuàng)建不是由 JNI 自動(dòng)創(chuàng)建的，全局引用需要調(diào)用 NewGlobalRef 函數(shù)，而釋放它需要使用 ReleaseGlobalRef 函數(shù)。

弱全局應(yīng)用是 JDK 1.2 新出來的功能，與全局引用相似，創(chuàng)建跟釋放都需要由編程人員來進(jìn)行操作。這種引用與全局引用一樣可以在多個(gè)本地代碼有效，也可以跨越多線程有效；不一樣的是，這種引用將不會(huì)阻止垃圾回收器回收這個(gè)引用所指向的對(duì)象。

使用 NewWeakGlobalRef 跟 ReleaseWeakGlobalRef 來產(chǎn)生和釋放應(yīng)用。

jobject NewGlabalRef(jobject obj);jobject NewLocalRef(jobject obj);jobject NewWeakGlobalRef(jobject obj);
void DeleteGlobalRef(jobject obj);void DeleteLocalRef(jobject obj);jboolean IsSameObject(jobject obj1, jobject obj2);

IsSameObject 函數(shù)對(duì)于弱引用全局應(yīng)用還有一個(gè)特別的功能，把NULL傳入要比較的對(duì)象中，就能夠判斷弱全局引用所指向的Java對(duì)象是否被回收。

獲取 jfieldID與jmethodID 的時(shí)候會(huì)通過該屬性/方法名稱加上簽名來查詢相應(yīng)的 jfieldID/jmethodID。這種查詢相對(duì)來說開銷較大。在開發(fā)中可以將這些 FieldID/MethodID 緩存起來，這樣就只需要查詢一次，以后就使用緩存起來的 FieldID/MethodID。

• 下面介紹兩種緩存方式

1. 在使用時(shí)緩存 （Caching at the Point of Use）

2. 在Java類初始化時(shí)緩存 （Caching at the Defining Class's Inititalizer）

5.1 在使用時(shí)緩存

在native 代碼中使用static局部變量來保存已經(jīng)查詢過的jfieldID/jmethodID ，這樣就不會(huì)在每次的函數(shù)調(diào)用時(shí)查詢，而只要一次查詢成功后就保存起來了。

JNIEXPORT void JNICALL Java_Test_native( JNIEnv* env, jobject ojb) {static jfieldID fieldID_str = NULL;   jclass clazz = env->GetObjectClass( obj );???if(fieldID_str?==?NULL){       fieldID_str = env->GetFieldID(clazz, "strField", "Ljava/lang/String");   }     //TODO Other codes}

不過這種情況下，就不得不考慮多線程同時(shí)調(diào)用此函數(shù)時(shí)可能導(dǎo)致同時(shí)查詢的并發(fā)問題，不過這種情況是無害的，因?yàn)椴樵兺粋€(gè)屬性或者方法的ID，通常返回的值是一樣的。

5.2 在Java類初始化時(shí)緩存

• 更好的一個(gè)方式就是在任何native函數(shù)調(diào)用之前把id全部緩存起來。

• 可以讓Java在第一次加載這個(gè)類的時(shí)候，首先調(diào)用本地代碼初始化所有的 jfieldID/jmethodID，這樣的話就可以省去多次判斷id是否存在的冗余代碼。當(dāng)然，這些 jfieldID/jmethodID 是定義在C/C++ 的全局。

• 使用這種方式還有好處，當(dāng)Java類卸載或者重新加載的時(shí)候，也會(huì)重新調(diào)用該本地代碼來重新計(jì)算IDs。

java代碼

public class TestNative {
   static {       initNativeIDs();   }
   static native void initNativeIDs();
   int propInt =0;
   String propStr = "";
???public?native?void?otherNative();
        //TODO Other codes    }

C/C++ 代碼

//global variablesjfieldID g_propInt_id = 0;jfieldID g_propStr_id = 0;

JNIEXPORT void JNICALL Java_TestNative_initNativeIDs( JNIEnv* env, jobject clazz){   g_propInt_id = env->GetFieldID(clazz, "propInt", "I");   g_propStr_id = env->GetFieldID(clazz, "propStr", "Ljava/lang/String;");    }

JNIEXPORT void JNICALL Java_TestNative_otherNative( JNIEnv* env, jobject obj){    // TODO get field with g_propInt_id/g_propStr_id}

• 最簡單的Java調(diào)用C/C++函數(shù)的方法

• 獲取方法/屬性的ID；學(xué)會(huì)了獲取/設(shè)置屬性；還有Java函數(shù)的調(diào)用

• Java/C++之間的字符串的轉(zhuǎn)換問題

• 在C/C++下如何操作Java的數(shù)組

• 三種引用方式

• 如何緩存屬性/方法的ID

• 使用了JNI，那么這個(gè)Java應(yīng)用將不能跨平臺(tái)了。如果要移植到別的平臺(tái)上，那么native代碼就需要重新進(jìn)行編寫

• Java是強(qiáng)類型的語言，而C/C++不是。因此，必須在寫JNI時(shí)倍加小心

• 總之，必須在構(gòu)建Java程序的時(shí)候，盡量不用或者少用本地代碼

• 異常處理

• C/C++ 如何啟動(dòng)JVM

• JNI與多線程

《The?Java?Native?Interface?Programmer's?Guide?and?Specification》《JNI++ User Guide》

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