JNI内存使用相关问题总结

在使用 JNI（Java Native Interface）调用 native 层时，内存泄漏可能会出现在 Java 层和 native 层之间的交互过程中，尤其是由于两者的内存管理机制不同，以下是 JNI 调用中常见的内存泄漏问题以及相应的注意事项：

1. 局部引用（Local References）泄漏

问题描述：JNI 中，当你通过 NewObject、FindClass、GetObjectClass 等函数创建 Java 对象引用时，这些引用默认是局部引用，只有在当前的 JNI 函数调用期间有效。局部引用会占用 JVM 内存，但如果在 JNI 中创建了过多的局部引用而没有及时释放，JVM 的局部引用表可能会溢出，导致内存泄漏。
注意事项：
- 使用 DeleteLocalRef 手动释放局部引用，尤其是当你在 JNI 函数中创建了大量对象时。
- 如果 JNI 函数创建了大量局部引用，但这些引用不再需要，及时使用 DeleteLocalRef。
解决方案：

jclass clazz = env->FindClass("com/example/MyClass");
// Do something with clazz
env->DeleteLocalRef(clazz); // 及时释放局部引用

2. 全局引用（Global References）泄漏

问题描述：全局引用通过 NewGlobalRef 创建，在整个应用生命周期中都是有效的。因此，如果创建了全局引用而没有在适当的时机释放，会导致对象一直存在于 JVM 中，无法被垃圾回收，造成内存泄漏。
注意事项：
- 确保在不需要使用全局引用时，调用 DeleteGlobalRef 释放全局引用。
- 尽量减少全局引用的使用，避免滥用 NewGlobalRef。
解决方案：

jobject globalRef = env->NewGlobalRef(localRef);
// Do something with globalRef
env->DeleteGlobalRef(globalRef); // 及时释放全局引用

3. 弱全局引用（Weak Global References）

问题描述：弱全局引用（NewWeakGlobalRef）是一种特殊的全局引用，它不会阻止对象被垃圾回收。虽然它不会导致内存泄漏，但如果没有正确管理这些弱全局引用，当对象被回收后尝试使用这些引用时，会引发崩溃或不正确的行为。
注意事项：
- 在使用弱全局引用前，需要检查引用是否仍然有效（对象未被回收）。
解决方案：

jobject weakGlobalRef = env->NewWeakGlobalRef(localRef);
// 在使用 weakGlobalRef 之前要检查其有效性
if (env->IsSameObject(weakGlobalRef, NULL) == JNI_FALSE) {
    // weakGlobalRef 仍然有效
}

4. 内存分配不匹配（Native 内存分配）

问题描述：在 native 层中，通过 malloc、calloc、new 等方法分配的内存，必须显式地通过 free 或 delete 释放。如果忘记释放这些内存，或者释放不当，会导致内存泄漏。
注意事项：
- 每次调用 malloc 或 new 分配内存后，确保有对应的 free 或 delete 释放内存。
- 避免在 native 层中使用长生命周期的内存分配，确保按需释放。
解决方案：

char* buffer = (char*)malloc(1024);
// 使用 buffer 进行操作
free(buffer); // 及时释放内存

5. 跨线程访问 Java 对象

问题描述：在 JNI 中，如果你在线程 A 中创建了一个 Java 对象引用（局部引用），但在线程 B 中尝试访问这个引用，会导致未定义行为或内存泄漏。JNI 局部引用只在创建它的线程中有效，跨线程访问可能导致错误。
注意事项：
- 如果需要在多个线程中共享 Java 对象引用，使用全局引用或通过 JNIEnv 获取新的引用。
解决方案：
使用 NewGlobalRef 在跨线程之间传递引用，或者在线程 B 中重新获取引用。

6. JNIEnv 的错误使用

问题描述：JNIEnv 是 JNI 中的核心结构，每个线程有独立的 JNIEnv。在 JNI 中错误地在多个线程间共享 JNIEnv 会导致内存泄漏或应用崩溃。
注意事项：
- JNIEnv 不应该跨线程使用。如果需要在其他线程中调用 JNI 方法，使用 JavaVM 的 AttachCurrentThread 方法为当前线程获取 JNIEnv 实例。
解决方案：

JNIEnv* env;
vm->AttachCurrentThread(&env, NULL); // 在线程中获取 JNIEnv

字符串和数组的泄漏

问题描述：JNI 提供了多种与 Java 字符串和数组交互的方法（如 GetStringUTFChars、GetIntArrayElements 等），这些方法通常会分配 native 内存来处理数据。如果在使用完这些数据后没有调用相应的释放方法（如 ReleaseStringUTFChars、ReleaseIntArrayElements），会导致内存泄漏。
注意事项：
- 使用字符串、数组数据后，一定要调用相应的释放方法，防止内存泄漏。
解决方案：

const char* str = env->GetStringUTFChars(jstr, NULL);
// Do something with str
env->ReleaseStringUTFChars(jstr, str); // 释放字符串

8. 缓存方法 ID 和类 ID

问题描述：JNI 中，频繁调用 FindClass 和 GetMethodID 等方法时，如果每次都查找类和方法，会降低性能。如果缓存类和方法 ID 不正确，可能会导致泄漏或崩溃。
注意事项：
- 可以缓存类和方法 ID，但要注意缓存的时机和生命周期，确保缓存不会持有过期的引用。
解决方案：
在 JNI_OnLoad 中缓存常用的类和方法 ID，以提高性能，并在适当的时候释放这些引用。

总结：

JNI 调用 native 层的内存泄漏问题通常与以下因素有关：

Java 对象引用（局部引用、全局引用）管理不当。
Native 层内存分配（malloc/new）后未及时释放。
不同线程间的 JNI 环境或对象引用误用。
对于 JNI 方法中的数组、字符串等临时对象的释放管理不善。

开发者需要遵循正确的 JNI 编程规范，避免不必要的全局引用、局部引用滥用，及时释放分配的内存，并确保在跨线程的 JNI 调用中正确使用 JNIEnv 和对象引用。这将有助于减少内存泄漏的发生。