jni和线程

JNI官方规范中文版——在程序中集成JVM需要注意的JNI特征 翻译

我们已经讨论了JNI在写本地代码和向本地应用程序中集成JVM时的特征。本章接下来的部分分介绍其它的JNI特征。

8.1 JNI和线程

JVM可以做到在相同的地址空间内执行多个线程。由于多个线程可能会在同时共享资源，所以，增加了程序的复杂性。

要完全理解本章的东西，你需要对多线程编程比较熟悉，知道怎么样在JAVA中用多线程访问共享资源。

8.1.1 约束限制

如果你的本地代码要运行在多个线程中，有一些约束条件需要注意，这样的话，才能使得你的本地代码无论被多少个线程同时运行，都不会出现问题。

1、 JNIEnv指针只在它所在的线程中有效，不能跨线程传递和使用。不同线程调用一个本地方法时，传入的JNIEnv指针是不同的。

2、 局部引用只在创建它们的线程中有效，同样不能跨线程传递。但可以把局部引用转化成全局引用来供多线程使用。

8.1.2 监视器的入口和出口

监视器是JAVA平台的基本同步机制。每一个对象都可以和一个监视器绑定：

synchronized (obj) {

... // synchronized block

}

本地代码中可以通过调用JNI函数来达到与上述JAVA代码中等效的同步目的。这要用到两个JNI函数：MonitorEnter负责进入同步块，MonitorExit用来函数同步块。

if ((*env)->MonitorEnter(env, obj) != JNI_OK) {

... /* error handling */

}

... /* synchronized block */

if ((*env)->MonitorExit(env, obj) != JNI_OK) {

... /* error handling */

};

运行上面这段代码时，线程必须先进入obj的监视器，再执行同步块中的代码。MonitorEnter需要传入jobject作为参数。同时，如果另一个线程已经进入了这个与jobject监视器的话，当前线程会阻塞。如果当前线程在不拥有监视器的情况下调用MonitorExit的话，会产生一个错误，并抛出一个IllegalMonitorStateException异常。上面的代码中包含了MonitorEnter和MonitorExit这对函数的调用，在这对函数的使用时，我们一定要注意错误检查，因为这对函数有可能执行失败（比如，建立监视器的资源分配不成功等原因）。这对函数可以工作在jclass、jstring、jarray等类型上面，这些类型的共同特征是，都是jobject引用的特殊类型

有一个MonitorEnter方法，一定也要有一个与之对应的MonitorExit方法。尤其是在有错误或者异常需要处理的地方，要尤其小心。

if ((*env)->MonitorEnter(env, obj) != JNI_OK) ...;

...

if ((*env)->ExceptionOccurred(env)) {

... /* exception handling */

/* remember to call MonitorExit here */

if ((*env)->MonitorExit(env, obj) != JNI_OK) ...;

}

... /* Normal execution path.

if ((*env)->MonitorExit(env, obj) != JNI_OK) ...;

调用MonitorEnter而不调用MonitorExit的话，很可能会引起死锁。通过上面这段代码和本节开始时的JAVA代码的比较，你一定能发现用JAVA来进行同步要方便的多，所以，尽量用JAVA来做同步吧，把与同步相关的代码都挪到JAVA中去吧。

8.1.3 监视器等待和唤醒

JAVA还提供了其它一些和线程监视器有关的API：Object.wait、Object.notify、Object.notifyAll。因为监视器等待和唤醒操作没有进入和退出操作对时效性要求那么高，所以，没有提供与这些方法相对应的JNI函数。我们可以通过JNI调用JAVA的机制来调用这些方法。

/* precomputed method IDs */

static jmethodID MID_Object_wait;

static jmethodID MID_Object_notify;

static jmethodID MID_Object_notifyAll;

void   JNU_MonitorWait(JNIEnv *env, jobject object, jlong timeout)

{

(*env)->CallVoidMethod(env, object, MID_Object_wait    timeout);

}

void  JNU_MonitorNotify(JNIEnv *env, jobject object)

{

(*env)->CallVoidMethod(env, object, MID_Object_notify);

}

void JNU_MonitorNotifyAll(JNIEnv *env, jobject object)

{

(*env)->CallVoidMethod(env, object, MID_Object_notifyAll);

}

上例中，我们假设Object.wait、Object.notify和Object.notifyAll已经在其它地方计算好并缓存在全局引用里面了。

8.1.4 在任意地方获取JNIEnv指针

前面我们提到了，JNIEnv指针只在当前线程中有效。那么有没有办法可以从本地代码的任意地方获取到JNIEnv指针呢？比如，一个操作系统的回调函数中，本地代码是无法通过传参的方式获取到JNIEnv指针的。

可以通过调用接口（invocation interface）中的AttachCurrentThread方法来获取到当前线程中的JNIEnv指针：

JavaVM *jvm; /* already set */

f()

{

JNIEnv *env;

(*jvm)->AttachCurrentThread(jvm, (void **)&env, NULL);

... /* use env */

}

一旦当前线程被附加到JVM上，AttachCurrentThread函数就会返回一个属于当前线程的JNIEnv指针。有许多方式可以获取JavaVM指针。可以在VM创建的时候记录下来，也可以通过JNI_GetCreatedJavaVMs查询被创建的虚拟机，还可以通过调用JNI函数GetJavaVM或者定义JNI_OnLoad句柄接口。与JNIEnv不同的是，JavaVM只要被缓存在全局引用中，是可以被跨线程使用的。

JDK1.2以后提供了一个新调用接口（invocation interface）函数GetEnv，这样，你就可以检查当前线程是否被附加到JVM上，然后返回属于当前线程的JNIEnv指针。如果当前线程已经被附加到VM上的话，GetEnv和AttachCurrentThread在功能上是等价的。