JNI：全局引用&局部引用&弱全局引用

153 2024-07-21

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摘要：Java JNI引用类型及缓存策略

引用类型

在Java虚拟机与本地C/C++代码交互时产生的引用分为三种：全局引用、局部引用和弱全局引用。这些引用的存在防止Java对象被垃圾回收器回收。

1. 局部引用

局部引用通常通过JNI返回，并仅在创建它的native函数中有效。它们在函数返回时自动释放，但可以使用DeleteLocalRef函数手动释放，尤其是在处理大对象或循环中创建局部引用时，以便及时被垃圾回收。局部引用不能被保存为C++全局变量或静态局部变量。

2. 全局引用

全局引用跨线程和多个native函数有效，但需要手动释放。它们通过调用NewGlobalRef函数创建，通过ReleaseGlobalRef函数释放。

3. 弱全局引用

弱全局引用在多个本地代码有效，可以跨线程使用，且不会阻止引用的Java对象被回收。使用NewWeakGlobalRef和ReleaseWeakGlobalRef来创建和释放。

引用操作函数

Java提供了一系列JNI函数来创建和操作这些引用，如NewGlobalRef、NewLocalRef、NewWeakGlobalRef、DeleteGlobalRef、DeleteLocalRef以及IsSameObject，后者可以检查弱全局引用指向的Java对象是否已被回收。

缓存jfieldID / jmethodID

获取jfieldID和jmethodID的操作相对开销较大，因此在开发中推荐缓存这些ID，有两种缓存策略：

5.1 在使用时缓存

在native代码中使用静态局部变量保存查询过的ID，但要注意多线程并发访问导致的问题。

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
}

5.2 在Java类初始化时缓存

在Java类加载时，通过调用本地代码初始化所有ID，并保存为C/C++全局变量，以避免重复查询。

public class TestNative {
  static {
      initNativeIDs();
  }
  static native void initNativeIDs();
  //TODO Other codes
}
// C/C++ global variables
jfieldID 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
}