隨筆檔案

最近有做個C++ for JNI 的輔助類庫和工具的想法，使得在JNI里可以用對象化的模式來訪問java對象。例如java::lang::System::out->println();

這個類庫和輔助工具除了支持對象化訪問外，還可以帶來的方便有：
 原來需要手工寫入代碼中的大量的classname/membername和type sig可以自動生成
 原來經常需要檢查java exception，可以利用C++的try/catch模式做Exception處理
 原來手工javah生成include文件的方法可以通過輔助工具自動生成和java class對應的C++ 類函數定義，開發者只需要實現這個函數即可。
 提供一些輔助函數、宏定義和模板使得開發JNI更加方便。例如ansi/unicode/jstring字符串轉換、C++版本的StringBuilder、外部動態加載jvm等。

在gnu的gcj里采用的就是類似的模式。我看到的sun的jdk源代碼里也普遍采用了這種模式，也許將來sun會發布一個JNI的C++版本。

jni的幾個基本的性能測試分析

今天對jvm運行jni做了幾個基本的性能測試，測試的jvm有jdk1.4.2_19、jdk1.5.0_04和jdk1.6.0_14，測試的重復次數都是一億次，測試結果的絕對數值意義不大，僅供參考。
java調用jni空函數和調用java方法的性能(比較)：
java.version = 1.6.0_14
 Java空方法調用  耗時 329 ms   平均每秒  303951367
 JNI空方法調用   耗時 1531 ms  平均每秒  65316786

java.version = 1.5.0_04
 java空方法調用  耗時 312 ms   平均每秒  320512820
 JNI空方法調用   耗時 1891 ms  平均每秒  52882072

java.version = 1.4.2_19
 java空方法調用  耗時 312 ms   平均每秒  320512820
 JNI空方法調用   耗時 3672 ms  平均每秒  27233115
 
 jdk版本越高，JNI調用的性能越好，這點要感謝sun的努力了。
在jdk1.6下，僅僅是空方法調用，JNI的性能就要比java內部調用慢將近5倍，而在jdk1.4下更是慢了十多倍。

 

jni里查找class(JNIEnv.FindClass)和fieldid(JNIEnv.GetFieldID)和jni讀取java Field(JNIEnv.GetFieldValue)的性能：
緩存表示只調用一次，不緩存就是每次都調用。

java.version = 1.6.0_14
JNI 字段讀取 (緩存Class=false ,緩存字段ID=false) 耗時 : 79172 ms    平均每秒 : 1263072
JNI 字段讀取 (緩存Class=true ,緩存字段ID=false)  耗時 : 25015 ms    平均每秒 : 3997601
JNI 字段讀取 (緩存Class=false ,緩存字段ID=true)  耗時 : 50765 ms    平均每秒 : 1969861
JNI 字段讀取 (緩存Class=true ,緩存字段ID=true)   耗時 : 2125 ms     平均每秒 : 47058823

java.version = 1.5.0_04
JNI 字段讀取 (緩存Class=false ,緩存字段ID=false) 耗時 : 87109 ms    平均每秒 : 1147987
JNI 字段讀取 (緩存Class=true ,緩存字段ID=false)  耗時 : 32031 ms    平均每秒 : 3121975
JNI 字段讀取 (緩存Class=false ,緩存字段ID=true)  耗時 : 51657 ms    平均每秒 : 1935846
JNI 字段讀取 (緩存Class=true ,緩存字段ID=true)   耗時 : 2187 ms     平均每秒 : 45724737

java.version = 1.4.2_19
JNI 字段讀取 (緩存Class=false ,緩存字段ID=false) 耗時 : 97500 ms    平均每秒 : 1025641
JNI 字段讀取 (緩存Class=true ,緩存字段ID=false)  耗時 : 38110 ms    平均每秒 : 2623983
JNI 字段讀取 (緩存Class=false ,緩存字段ID=true)  耗時 : 55204 ms    平均每秒 : 1811462
JNI 字段讀取 (緩存Class=true ,緩存字段ID=true)   耗時 : 4187 ms     平均每秒 : 23883448

 查找class和ID(field和method)消耗大量的時間。只是讀取字段值的時間基本上跟上面的JNI空方法是一個數量級。
 而如果每次都根據名稱查找class和field的話，性能要下降高達40倍。
 讀取一個字段值的性能在百萬級上，在交互頻繁的JNI應用中是不能忍受的。
 消耗時間最多的就是查找class,因此在Native里保存class和member id是必要的。
 class和member id在一定范圍內是穩定的，但在動態加載的class loader下，保存全局的class要么可能失效，要么可能造成無法卸載classloader,
 在諸如OSGI框架下的JNI應用還要特別注意這方面的問題。

 在讀取字段值和查找FieldID上，jdk1.4和1.5、1.6的差距是非常明顯的。但在最耗時的查找class上，三個版本沒有明顯差距。

 

 

基于線程變量(TlsSetValue/TlsGetValue)的JNIEnv讀取和基于JavaVM的JNIEnv讀取(JavaVM.GetEnv)

JNIEnv讀取 (線程變量)   耗時 : 516 ms      平均每秒 : 193798449

java.version = 1.6.0_14
JNIEnv讀取 (JavaVM)     耗時 : 1985 ms     平均每秒 : 50377833

java.version = 1.5.0_04
JNIEnv讀取 (JavaVM)     耗時 : 2218 ms     平均每秒 : 45085662

java.version = 1.4.2_19
JNIEnv讀取 (JavaVM)     耗時 : 2234 ms     平均每秒 : 44762757

為什么要做這個JNIEnv讀取測試：
 JavaVM是進程全局有效的，而JNIEnv是線程相關的，
 但JNI編程是可以不用這樣的模式來獲得JNIEnv的，需要在所有相關的函數調用里帶JNIEnv參數。
 在C++編程模式下，大量的對象方法調用都要帶JNIEnv的參數確實不如動態獲得它方便。
 在性能可以接受的范圍內是可以考慮用其他的模式來隨時獲得JNIEnv的。因此我才會做這個測試。

 從上面的測試數據看，用線程變量的性能是優于JavaVM.GetEnv的，而且從相對的數量級上看，個人認為是完全可以接受這種JNIEnv的獲得模式的。

 

希望以上的測試分析對大家的JNI應用開發和優化有一定的參考價值。