Copying and pinning

译:Copying and pinning

GC可能随时决定它需要对垃圾收集的堆做压缩工作。压缩涉及将一个对象物理地从一个地址转移到另一个地址。这些对象可能被一个JNI本地引用或者全局引用所持有。为了使得压缩安全的进行,JNI的引用不会直接指向堆。至少有一个间接层将本地代码和对象移动隔离开来。

如果本地代码需要对一个对象内部直接寻址,解决方案会是十分复杂。直接对堆进行寻址或者固定堆,通常是因为你需要按照一种快速的、共享的方式访问一个有大量数据的原始数组。一个常用的场景是,当你使用屏幕缓冲区。在这些场景中你可以使用JNI临界区段来实现这种方式,但是正如JNI对这些方法的描述那样,这种使用方式对开发者提出了更高的要求。具体描述可以参看JNI相关描述。

  • GetPrimitiveArrayCritical 返回一个Java数组的直接堆地址,并且禁用垃圾收集直到对应的ReleasePrimitiveArrayCritical函数调用。
  • GetStringCritical 返回一个String实例的直接堆地址,并且禁止垃圾收集直到ReleaseStringCritical被调用。

所有其他形如 Get<原始类型>ArrayElements 接口返回的都是一个副本,不会受到压缩的影响。

当你使用的是平衡垃圾收集策略的时候,形如*Critical这种形式的调用可能不会返回一个堆内部的直接指针,返回结果受到isCopy标志位的影响。导致这种结果是因为在一个较大的数组内部,其数据不一定是连续存储的。通常,当一个数组的容量小于堆大小的1/1000的时候,返回的是一个直接指针。

使用isCopy标志位

JNI Get<Type> 函数指定一个pass-by-reference输出参数(jboolean *isCopy),这个参数允许开发者决定一个JNI调用返回一个对象副本的地址还是一个堆上固定对象的地址。

Get<Type> 和 Release<Type> 函数需要成对出现。

  • GetStringChars and ReleaseStringChars
  • GetStringCritical and ReleaseStringCritical
  • GetStringUTFChars and ReleaseStringUTFChars
  • Get<PrimitiveType>ArrayElements and Release<PrimitiveType>ArrayElements
  • GetPrimitiveArrayCritical and ReleasePrimitiveArrayCritical

如果你传入一个非空的地址作为isCopy的参数,JNI函数就会将传入地址的jboolean设置为JNI_TRUE,这样返回的是数组元素的一个副本。反之,设置jboolean为JNI_FALSE,这样返回的是堆上固定对象的地址指针。

除非你使用临界函数(译者注:critical functions),J9的虚拟机总是返回的是一个副本。使用副本可以减轻GC的负担,因为固定对象不能被压缩,而且会产生碎片整理复杂。

为了避免内存泄漏,你必须:

  • 你自己使用Get<Type>Region和Set<Type>Region函数管理由于复制产生的内存。
  • 确保那些使用Get<Type>函数产生的内存,当它们不再需要使用的时候,使用Release<Type>进行释放。

使用mode标志位

当你调用Release<Type>ArrayElements,最后一个参数就是mode标志位。当你使用的是一个复制的数组的时候,这个模式标志位可以用来避免向Java堆的没有必要的拷贝。如果你使用的是一个固定数组(译者注:直接指向堆上的数组,不是通过copy形式),那么这个标志位将被忽略。

无论isCopy的参数值是怎么样的,你必须在每个Get<Type>调用之后相应的调用Release<Type>。这种使用方式是必须的,因为调用Release<Type>会删除可能会影响到垃圾收集的JNI本地引用。

mode标志位的可能值如下:

  • 0 更新Java堆上的数据。释放副本使用的空间。
  • JNI_COMMIT 更新Java堆上的数据。不释放副本使用的空间。
  • JNI_ABORT 不更新Java堆上的数据。释放副本使用的空间。

通常对于Release<Type>的调用,‘0’模式位是最安全的选择及无论数据的副本变化与否,堆都会使用副本来更新,并且也不会有泄漏。

可以使用JNI_ABORT标志值来避免对一个未变化的副本向Java堆的反向拷贝。如果你修改了返回的数组,你需要在使用JNI_ABORT标志值回滚这些变化之前检查一下isCopy标志位。
这个步骤是必须的,因为和一个复制JVM相比,一个固定JVM离开堆是在不同的状态。

使用isCopy标志位和mode标志位的通用方式:

这里有一个通用的方式来使用isCopy标志位和mode标志位。这种方式确保对所有的JVM都有用,并且确保改变被提交,不会发生泄漏。

为了使用通常的使用方式,你需要确保:

  • 不要使用isCopy标志位,传入null或者0
  • 总是设置mode标志位为0

只有当你做优化的时候才会使用到这些标志位的复杂用法。当你使用这种通用的方式时,你仍然需要考虑到同步问题。可以参考Synchronization.

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