JNI的使用经验2 – 作者:通付盾移动安全实验室

Java NativeInterface (JNI) 是一种使用java语言和原生C/C++语言相互调用、混合编程的方法，它允许在Java虚拟机（VM）内运行的Java代码与应用其他编程语言（如C、C++和汇编）编写的应用程序和库进行互操作，它支持从动态链接库中加载代码, 并能使用C/C++的高效的特性。

如果要基本了解JNI的功能与使用，可以阅读Java Native Interface文档https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html

同时，本文将继续介绍一些在可能在刚开始会注意不到的使用细节。

JNI中的局部引用与全局引用

局部引用(localreference)与全局引用(globalreference)是JNI中的重要概念，用来实现对JNI对象类型的引用。 JNI函数返回的所有Java对象都是局部引用，且JNI允许从局部引用创建全局引用。局部引用在本地方法的调用期间有效，在方法返回后自动释放；全局引用在其被显式释放前持续有效。

因此，在实际使用JNI的过程中要注意以下事项：

1. 全局引用的创建NewGlobalRef(JNIEnv* ,jobject)必须伴随对它的删除DeleteGlobalRef(JNIEnv*,jobject)，否则会造成内存泄漏，并可能导致OutOfMemoryException

2. 虽然局部引用会在方法返回时被全部自动释放，但是它会阻止gc对垃圾对象的回收，方法对java对象的访问会创建大量局部引用，即使对象不会再被使用，VM仍然需要占用空间进行对引用的跟踪，可能会造成系统内存不足。

在每一次的本地方法调用过程中VM创建局部引用表实现将本地引用映射到java对象，且JNI局部引用表没有检测与折叠重复引用的功能。在DalivkVM中，JNI局部引用表最大数量是512个，循环或频繁的字符串操作很容易就会导致局部引用表溢出。这些情况下，就需要使用DeleteLocalRef(JNIEnv*,jobject)手动删除局部引用。

对局部引用的操作还有以下接口：

EnsureLocalCapacity(JNIEnv* , jint)

确定在当前线程中是否至少可以创建给定数量的局部引用。调试过程中的命令行参数-verbose：jni也可以显示创建过多局部引用的警告信息。

PushLocalFrame(JNIEnv* ,jint)

创建新的局部引用框架，确认是否可以创建至少给定数量的局部引用。

PopLocalFrame(JNIEnv*,jobject )

释放当前所有局部引用，返回指定的局部引用。

NewLocalRef(JNIEnv *,jobject ref)

创建新的局部引用，引用指定对象。

3. 由于局部引用会在调用结束后释放，因此不能用全局变量保存局部引用，否则会由于访问野指针造成崩溃。

除局部变引用与全局引用外，JNI还有弱全局引用(Weak Global References)。它是可以被gc清理的全局引用，在gc运行时可能会将其引用的底层对象释放，此时该引用被置空。且IsSameObject虽然可用于确定弱全局引用是否引用已释放的对象，但它不会阻止此对象被释放。因此对于弱全局引用的调用是不安全的。当我们的本地代码不再需要一个弱全局引用时，也应该调用DeleteWeakGlobalRef来释放它，如果不手动调用这个函数来释放所指向的对象，JVM仍会回收弱引用所指向的对象，但弱引用本身在引用表中所占的内存永远也不会被回收。

JNI中的异常处理

在进行本地方法调用实现中，应当对每一个JNI函数调用的返回进行检查、处理、清除异常后再做其它 JNI 函数调用，否则会产生不可预知的结果。一旦发生异常，立即返回，让调用者处理这个异常。或调用ExceptionClear() 清除异常，然后执行自己的异常处理代码。JNI接口ExceptionCheck(JNIEnv*)可以判断是否发生异常，而且不会产生新的局部引用。接口ExceptionOccurred(JNIEnv*)可以创建局部引用返回异常对象。

值得注意的是，在有异常发生时，本地代码必须先处理异常才能执行其他的JNI调用。仅有指定接口可以在有异常挂起的情况下被调用，用于处理异常与释放资源：