Simon在拙文《Android JNI開(kāi)發(fā)入門(mén)之二》中提到了，Android JNI開(kāi)發(fā)的深入學(xué)習的一些資料和方法。最近Simon在學(xué)習《Java Native Interface: Programmer’s Guide and Specification》，在學(xué)習過(guò)程中發(fā)現在JNI規范中關(guān)于引用部分是最難理解的，恕Simon愚鈍，看了兩遍才對其思想略有理解，在此和大家分享我對JNI規范中引用部分的理解，如果有錯誤之處，希望能和各位網(wǎng)友一起探討。
什么是JNI規范中對象引用
在JNI編程中，Native代碼不能對Java虛擬機中對象的內存分布有任何假設。因為Java虛擬機可以根據自己的策略定義自己對象的內存布局。這就要求JNI規范有如下要求：
1、如果要在Native代碼中生成Java對象，則必須調用Java虛擬機的JNI接口來(lái)生成。
2、對Java對象的操作也需要調用Java虛擬機的JNI接口來(lái)進(jìn)行。
3、在Native代碼中，通過(guò)引用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)Java對象。對象引用有Java虛擬機的JNI接口返回，比如：NewStringUTF函數，用utf8的字符串創(chuàng )建一個(gè)Java字符串對象，在Native代碼中以jstring類(lèi)型的引用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)它。
JNI規范中的引用和Java中應用有類(lèi)比關(guān)系，大家可以相互對照。
JNI引用的分類(lèi)
JNI規范中定義了三種引用——局部引用（Local reference），全局引用（Global reference），弱全局引用（Weak global reference）。
這算三種引用的生存期是不同的，全局引用和弱全局引用的生存期為創(chuàng )建之后，到程序員顯示的釋放他們。局部引用會(huì )被Java虛擬機在當前上下文（可以理解成Java程序調用Native代碼的過(guò)程）結束之后自動(dòng)釋放。
全局引用和局部引用將會(huì )迫使Java虛擬機不會(huì )垃圾回收其指向的對象。而弱全局引用指向的對象可以被Java虛擬機垃圾回收。
每種引用都有自己的用途，比如當Native函數返回的時(shí)候，需要返回局部引用（和C語(yǔ)言的局部變量要區分開(kāi)）。全局引用和弱全局引用在多線(xiàn)程之間共享其指向的對象等。
局部引用
這里重點(diǎn)要強調一下局部引用的有效期，很多有C語(yǔ)言背景的程序員會(huì )認為當Native函數結束之后局部引用就無(wú)效了，和C語(yǔ)言的局部變量對應。實(shí)際上JNI中的局部引用和C語(yǔ)言中局部變量是不同的，他的有效期是當前Native函數被調用的上下文中。我理解的調用上下文，為Java虛擬機的調用流程。Native函數是被Java虛擬機調用的，Native函數執行完成之后，控制流程將繼續返回給Java虛擬機。局部變量在Native函數中，由Native代碼調用Java虛擬機的JNI接口創(chuàng )建，秉著(zhù)誰(shuí)創(chuàng )建誰(shuí)銷(xiāo)毀的原則（軟件設計一個(gè)常用規則），當Native函數執行完成之后，如果局部引用沒(méi)有被Native代碼顯示刪除，那么局部引用在Java虛擬機中還是有效的。Java虛擬機來(lái)決定在什么時(shí)候來(lái)刪除這個(gè)對象。這和C語(yǔ)言的局部變量概念是不同的。這也可以解釋為什么Natvie函數能夠以一個(gè)局部引用為返回值了。
JNI編程中，局部引用是最常被用到的概念。比如：大部分JNI函數都返回一個(gè)局部引用，所以局部引用概念理解正確非常重要。
局部引用在Native代碼顯示釋放非常重要。你可能會(huì )問(wèn)，既然Java虛擬機會(huì )自動(dòng)釋放局部變量為什么還需要我在Native代碼中顯示釋放呢？原因有以下幾點(diǎn)：
1、Java虛擬機默認為Native引用分配的局部引用數量是有限的，大部分的Java虛擬機實(shí)現默認分配16個(gè)局部引用。當然Java虛擬機也提供API（PushLocalFrame，EnsureLocalCapacity）讓你申請更多的局部引用數量（Java虛擬機不保證你一定能申請到）。有限的資源當然要省著(zhù)點(diǎn)用，否則將會(huì )被Java虛擬機無(wú)情拋棄（程序崩潰）。JNI編程中，實(shí)現Native代碼時(shí)強烈建議調用PushLocalFrame，EnsureLocalCapacity來(lái)確保Java虛擬機為你準備好了局部變量空間。
2、如果你實(shí)現的Native函數是工具函數，會(huì )被頻繁的調用。如果你在Native函數中沒(méi)有顯示刪除局部引用，那么每次調用該函數Java虛擬機都會(huì )創(chuàng )建一個(gè)新的局部引用，造成局部引用過(guò)多。尤其是該函數在Native代碼中被頻繁調用，代碼的控制權沒(méi)有交還給Java虛擬機，所以Java虛擬機根本沒(méi)有機會(huì )釋放這些局部變量。退一步講，就算該函數直接返回給Java虛擬機，也不能保證沒(méi)有問(wèn)題，我們不能假設Native函數返回Java虛擬機之后，Java虛擬機馬上就會(huì )回收Native函數中創(chuàng )建的局部引用，依賴(lài)于Java虛擬機實(shí)現。所以我們在實(shí)現Native函數時(shí)一定要記著(zhù)刪除不必要的局部引用，否則你的程序就有潛在的風(fēng)險，不知道什么時(shí)候就會(huì )爆發(fā)。
3、如果你Native函數根本就不返回。比如消息循環(huán)函數——死循環(huán)等待消息，處理消息。如果你不顯示刪除局部引用，很快將會(huì )造成Java虛擬機的局部引用內存溢出。
在JNI中顯示釋放局部引用的函數為DeleteLocalRef，大家可以查看手冊來(lái)了解調用方法。
在JDK1.2中為了方便管理局部引用，引入了三個(gè)函數——EnsureLocalCapacity、PushLocalFrame、PopLocalFrame。這里介紹一下PushLocalFrame和PopLocalFrame函數。這兩個(gè)函數是成對使用的，先調用PushLocalFrame，然后創(chuàng )建局部引用，并對其進(jìn)行處理，最后調用PopLocalFrame釋放局部引用，這時(shí)Java虛擬機也可以對其指向的對象進(jìn)行垃圾回收?？梢杂肅語(yǔ)言的棧來(lái)理解這對JNI API，調用PushLocalFrame之后Native代碼創(chuàng )建的所有局部引用全部入棧，當調用PopLocalFrame之后，入棧的局部引用除了需要返回的局部引用（PushLocalFrame和PopLocalFrame這對函數可以返回一個(gè)局部引用給外部）之外，全部出棧，Java虛擬機這時(shí)可以釋放他們指向的對象。具體的用法可以參考手冊。這兩個(gè)函數使JNI的局部引用由于和C語(yǔ)言的局部變量用法類(lèi)似，所以強烈推薦使用。
當創(chuàng )建局部變量之后，將迫使Java虛擬機不對其指向的對象進(jìn)行垃圾回收，直到Native代碼顯示調用了DeleteLocalRef刪除局部引用。Native代碼調用DeleteLocalRef顯示刪除局部引用之后，Java虛擬機就可以對局部引用指向的對象垃圾回收了。當Native代碼創(chuàng )建了局部引用，但未顯示調用DeleteLocalRef刪除局部引用，并返回Java虛擬機的話(huà)，那么由虛擬機來(lái)決定什么時(shí)候刪除該局部引用，然后對其指向的對象垃圾回收。程序員不能對java虛擬機刪除局部引用的時(shí)機進(jìn)行假設。
局部引用僅僅對于java虛擬機當前調用上下文有效，不能夠在多次調用上下文中共享局部引用。這句話(huà)也可以這樣理解：局部引用只對當前線(xiàn)程有效，多個(gè)線(xiàn)程之間不能共享局部引用。局部引用不能用C語(yǔ)言的靜態(tài)變量或者全局變量來(lái)保存，否則第二次調用的時(shí)候，將會(huì )產(chǎn)生崩潰。。
本文敘述了JNI規范中局部引用的理解，后續文章《Android JNI編程提高篇之二》我們將會(huì )繼續關(guān)注全局變量和弱全局變量。
