在 JNI 中，如何根据 IBM 的性能建议缓存类、方法 ID 和字段 ID？

没有内置的方法可以遵循，但是这里有一个有点标准，干净和可重复的实现，展示了我如何实践IBM的建议。

我将假设您正在从 Java 调用 DLL，并且您在整个应用程序生命周期中多次引用它。

示例 Native Java 类被命名为 ，它将实现 2 个内置的 JNI 方法和 。org.stackoverflow.jni.NativeClazzJNI_OnLoad()JNI_OnUnload()

void JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved)：此方法将用于将类 ID 注册为全局变量，并将方法 ID 和字段 ID 分配给静态变量。当驱动程序由 Java VM 加载时，将自动调用该方法。在驱动程序生命周期中，它只被调用一次。

void JNI_OnUnload(JavaVM *vm, void *reserved)：此方法将用于释放 由 注册的任何全局变量。VM 将在应用程序关闭之前立即自动调用。JNI_OnLoad()JNI_OnUnload()

理由：我的理解是，类 ID 必须注册为全局引用，以保持任何关联的方法 ID/字段 ID 的可行性。如果未执行此操作，并且从 JVM 中卸载了类，则在类重新装入时，方法 ID/字段 ID 可能会有所不同。如果将类 ID 注册为全局引用，则不需要将关联的方法 ID 和字段 ID 注册为全局引用。将类 ID 注册为全局引用可防止卸载关联的 Java 类，从而稳定方法 ID/字段 ID 值。应在 中删除全局引用，包括类 ID。JNI_OnUnload()

方法 ID 和字段 ID 不是由本机代码管理的;它们由虚拟机管理，在卸载关联的类之前一直有效。在虚拟机卸载定义类之前，无法显式删除字段 ID 和方法 ID;它们可以留给 VM 在卸载后处理。

示例代码

以下C++代码部分中的注释说明了全局注册变量。

下面是表示数据对象的 Java 类 BeanObject：

package org.stackoverflow.data;

public class BeanObject {

    String foo = "";
    
    public String getFoo() {
     
        return foo;
    }
}

下面是一个框架 Java 类 NativeClazz：

package org.stackoverflow.jni;

import org.stackoverflow.data.BeanObject;

public class NativeClazz {

    // Static area for forced initialization
    static {

        // Load Native Library (C++); calls JNI_OnLoad()
        System.loadLibrary("Native_Library_File_Name");
    }       

    /**
     * A static native method you plan to call.
     */
    public static native void staticNativeMethod(BeanObject bean);

    /**
     * A non-static native method you plan to call, to show this also works with 
     * Java class instances.
     */
    public native void instanceNativeMethod(BeanObject bean);
}

以下是在 NativeClazz 上使用 javah 生成的C++头文件“org_stackoverflow_jni_NativeClazz.h”：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class org_stackoverflow_jni_NativeClazz */

#ifndef _Included_org_stackoverflow_jni_NativeClazz
#define _Included_org_stackoverflow_jni_NativeClazz
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/*
 * Class:     org_stackoverflow_jni_NativeClazz_staticNativeMethod
 * Method:    staticNativeMethod
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_org_stackoverflow_jni_NativeClazz_staticNativeMethod
  (JNIEnv *, jclass, jobject);

/*
 * Class:     org_stackoverflow_jni_NativeClazz_instanceNativeMethod
 * Method:    instanceNativeMethod
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_org_stackoverflow_jni_NativeClazz_instanceNativeMethod
  (JNIEnv *, jobject, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

下面是实现头文件C++ .cpp文件：

#include "org_stackoverflow_jni_NativeClazz.h"

using namespace std;

/**************************************************************
 * Static Global Variables to cache Java Class and Method IDs
 **************************************************************/
static jclass JC_BeanObject;              // declare for each class
static jmethodID JMID_BeanObject_getFoo;  // declare for each class method

/**************************************************************
 * Declare JNI_VERSION for use in JNI_Onload/JNI_OnUnLoad
 * Change value if a Java upgrade requires it (prior: JNI_VERSION_1_6)
 **************************************************************/
static jint JNI_VERSION = JNI_VERSION_1_8;

/**************************************************************
 * Initialize the static Class and Method Id variables
 **************************************************************/
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {

    // Obtain the JNIEnv from the VM and confirm JNI_VERSION
    JNIEnv* env;
    if (vm->GetEnv(reinterpret_cast<void**>(&env), JNI_VERSION) != JNI_OK) {

        return JNI_ERR;
    }

    // Temporary local reference holder
    jclass tempLocalClassRef;

    // STEP 1/3 : Load the class id
    tempLocalClassRef = env->FindClass("org/stackoverflow/data/BeanObject");

    // STEP 2/3 : Assign the ClassId as a Global Reference
    JC_BeanObject = (jclass) env->NewGlobalRef(tempLocalClassRef);

    // STEP 3/3 : Delete the no longer needed local reference
    env->DeleteLocalRef(tempLocalClassRef);
    
    // Load the method id
    JMID_BeanObject_getFoo = env->GetMethodID(JC_BeanObject, "getFoo", "(Ljava/lang/String;)V");

    // ... repeat prior line for any other methods of BeanObject

    // ... repeat STEPS 1-3 for any other classes; re-use tempLocalClassRef.

    // Return the JNI Version as required by method
    return JNI_VERSION;
}

/**************************************************************
 * Destroy the global static Class Id variables
 **************************************************************/
void JNI_OnUnload(JavaVM *vm, void *reserved) {

    // Obtain the JNIEnv from the VM
    // NOTE: some re-do the JNI Version check here, but I find that redundant
    JNIEnv* env;
    vm->GetEnv(reinterpret_cast<void**>(&env), JNI_VERSION);

    // Destroy the global references
    env->DeleteGlobalRef(JC_BeanObject);
    
    // ... repeat for any other global references
}

/**************************************************************
 * A Static Native Method
 **************************************************************/
JNIEXPORT void JNICALL Java_org_stackoverflow_jni_NativeClazz_staticNativeMethod
               (JNIEnv * env, jclass clazz, jobject jBeanObject) {
    
    // Retrieve jstring from the Java Object
    jstring jFoo = (jstring)env->CallObjectMethod(jBeanObject, JMID_BeanObject_getFoo);

    // Make accessible to C++
    const char * cFoo = env->GetStringUTFChars(jFoo, NULL);             

    // Do something with cFoo...

    // Release Resources
    env->ReleaseStringUTFChars(jFoo, cFoo);
    env->DeleteLocalRef(jFoo);
}

/**************************************************************
 * Instance / Non-Static Native Method
 **************************************************************/
JNIEXPORT void JNICALL Java_org_stackoverflow_jni_NativeClazz_instanceNativeMethod
               (JNIEnv * env, jobject selfReference, jobject jBeanObject) {

    // Retrieve jstring from the Java Object
    jstring jFoo = (jstring)env->CallObjectMethod(jBeanObject, JMID_BeanObject_getFoo);               

    // Make accessible to C++
    const char * cFoo = env->GetStringUTFChars(jFoo, NULL);             

    // Do something with cFoo...

    // Release Resources
    env->ReleaseStringUTFChars(jFoo, cFoo);
    env->DeleteLocalRef(jFoo);
}

以下是我如何实践IBM的建议。考虑像这样的演示Java类：

public class SimpleClazz {

    public int value = 10;

    public native int getValue();

    static {
        // Load Native Library
        System.loadLibrary("The native library name");
    }
}

相应的 jni 头文件如下所示：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class SimpleClazz */

#ifndef _Included_SimpleClazz
#define _Included_SimpleClazz
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     SimpleClazz
 * Method:    getValue
 * Signature: ()I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_SimpleClazz_getValue
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

根据IBM的建议，我们需要缓存对象成员的已用类和字段ID。SimpleClazzvalue

在学习了这篇好文章之后，我将 缓存在函数中，该函数在加载本机库时调用（例如，通过 System.loadLibrary）。在 中，我们确实找到了类，并将此 j 类存储为全局字段。SimpleClazzJNI_OnLoadJNI_Onload

此外，在 的本机实现中，我们使用静态局部变量来缓存 的字段 id。此设计是为了确保此字段 ID 可以位于更好的范围内，而不是全局范围内。这种设计的缺点是每次调用此函数时都需要与 NULL 进行比较。我从《Java Native Interface： Programmer's Guide and Specification》一书的 4.4.1 节中学到了这个设计。getValuevalue

最后，我们还需要编写函数 ，当包含本机库的类装入器被垃圾回收时调用该函数。在此函数中，我们发布 jclass 的全局引用。JNI_OnUnload

我的cpp实现如下所示：

#include <jni.h>
#include <SimpleClazz.h>

static jclass simpleCls;

// According to http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/jni/spec/invocation.html#JNI_OnLoad
// The VM calls JNI_OnLoad when the native library is loaded (for example, through System.loadLibrary).
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
    JNIEnv* env;
    if ((*vm)->GetEnv(vm, (void **) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        return JNI_ERR;
    } else {
        jclass localSimpleCls = (*env)->FindClass("SimpleClazz");

        if (localSimpleCls == NULL) {
            return JNI_ERR;
        }
        simpleCls = (jclass) (*env)->NewGlobalRef(env, localSimpleCls);
    } 
    return JNI_VERSION_1_6;
}



JNIEXPORT jint JNICALL Java_SimpleClazz_getValue(JNIEnv * env, jobject thiz){
    static jfieldID valueID = NULL;
    if (valueID == NULL) {
        valueID = (*env)->GetFieldID(env, simpleCls, "value", "I");
        if (valueID == NULL){
            return JNI_ERR;         // Exception thrown
        }
    }
    jint value = (*env)->GetIntField(env, thiz, valueID);
    return value;
}

// According to http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/jni/spec/invocation.html#JNI_OnUnload
// The VM calls JNI_OnUnload when the class loader containing the native library is garbage collected.
void JNI_OnUnload(JavaVM *vm, void *reserved) {
    JNIEnv* env;
    if ((*vm)->GetEnv(vm, (void **) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        // Something is wrong but nothing we can do about this :(
        return;
    } else {
        if (0 != NULL){
            (*env)->DeleteGlobalRef(env, simpleCls);
        }
    }
}