通过JNI在C和Java之间传递指针

Question 1

目前，我正在尝试创建一个使用CUDA功能的Java应用程序。CUDA与Java之间的连接工作正常，但是我还有另一个问题，想问一下我对此是否正确。

当我从Java调用本机函数时，我将一些数据传递给它，这些函数计算出一些东西并返回结果。是否可以让第一个函数返回对此结果的引用（指针），我可以将其传递给JNI并调用另一个对结果进行进一步计算的函数？

我的想法是通过将数据保留在GPU内存中并仅将引用传递给它，以便其他功能可以使用它，从而减少往返于GPU的数据复制所带来的开销。

经过一段时间的尝试，我自己想，这是不可能的，因为在应用程序结束后（在这种情况下，当C函数终止时）指针被删除。这个对吗？还是我对C语言很不好而看不到解决方案？

编辑：好吧，将问题扩大一点（或更清楚地说）：函数结束时是否由JNI本机函数分配的内存被释放了？或者在JNI应用程序结束或手动释放它之前，我是否仍可以访问它？

感谢您的输入：）

Question 2

我使用以下方法：

在您的JNI代码中，创建一个结构，该结构将保存对所需对象的引用。首次创建此结构时，以形式返回其指向java的指针long。然后，从Java中，您只需使用此方法long作为参数调用任何方法，然后在C中将其强制转换为指向您的结构的指针。

该结构将在堆中，因此不会在不同的JNI调用之间将其清除。

编辑：我不认为您可以使用长ptr =，(long)&address;因为地址是一个静态变量。按照Gunslinger47建议的方式使用它，即创建类或结构的新实例（使用new或malloc）并传递其指针。

Question 3

在C ++中，可以使用要分配/释放内存的任何机制：堆栈，malloc / free，new / delete或任何其他自定义实现。唯一的要求是，如果你分配的内存块有一个机制，你有相同的机制来释放它，所以你不能叫free一个堆栈变量，你不能叫delete上malloc版内存。

JNI有自己的分配/释放JVM内存的机制：

NewObject / DeleteLocalRef
NewGlobalRef / DeleteGlobalRef
NewWeakGlobalRef / DeleteWeakGlobalRef

这些遵循相同的规则，唯一的不足是PopLocalFrame，当本机方法退出时，可以显式地使用或隐式“整体”删除本地引用。

JNI不知道如何分配内存，因此在函数退出时无法释放它。显然，由于仍在编写C ++，堆栈变量将被破坏，但是GPU内存将保持有效。

唯一的问题是如何在后续调用中访问内存，然后可以使用Gunslinger47的建议：

JNIEXPORT jlong JNICALL Java_MyJavaClass_Function1() {
    MyClass* pObject = new MyClass(...);
    return (long)pObject;
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_MyJavaClass_Function2(jlong lp) {
    MyClass* pObject = (MyClass*)lp;
    ...
}

Question 4

Java不知道如何处理指针，但是它应该能够存储来自本机函数的返回值的指针，然后将其交给另一个本机函数进行处理。C指针只不过是核心的数字值。

另一位竞争者将不得不告诉您，是否在JNI调用之间清除了指向图形的内存，以及是否有任何解决方法。

Question 5

我知道这个问题已经被正式回答，但是我想添加我的解决方案：与其尝试传递指针，不如将指针放在Java数组（索引为0）中并将其传递给JNI。JNI代码可以使用GetIntArrayRegion/获取并设置数组元素SetIntArrayRegion。

在我的代码中，我需要本机层来管理文件描述符（开放套接字）。Java类保存一个int[1]数组并将其传递给本机函数。本机函数可以执行任何操作（获取/设置），并将结果放回数组中。

Question 6

虽然@ denis-tulskiy接受的答案确实是有道理的，但我个人一直遵循这里的建议。

因此，不要使用诸如的伪指针类型jlong（或者，jint如果您想在32bits arch上节省一些空间），请使用ByteBuffer。例如：

MyNativeStruct* data; // Initialized elsewhere.
jobject bb = (*env)->NewDirectByteBuffer(env, (void*) data, sizeof(MyNativeStruct));

您可以稍后将其重复使用：

jobject bb; // Initialized elsewhere.
MyNativeStruct* data = (MyNativeStruct*) (*env)->GetDirectBufferAddress(env, bb);

对于非常简单的情况，此解决方案非常易于使用。假设您有：

struct {
  int exampleInt;
  short exampleShort;
} MyNativeStruct;

在Java方面，您只需要执行以下操作：

public int getExampleInt() {
  return bb.getInt(0);
}

public short getExampleShort() {
  return bb.getShort(4);
}

这样可以避免编写大量样板代码！但是，应注意此处说明的字节顺序。

Question 7

如果要在本机函数内部动态（在堆上）分配内存，则不会删除该内存。换句话说，您可以使用指针，静态var等在对本机函数的不同调用之间保持状态。

用另一种方式思考：您可以安全地保留从另一个C ++程序调用的函数调用中的什么？同样的情况在这里适用。当一个函数退出时，该函数调用的堆栈中的所有内容都会被破坏；但是除非明确删除，否则堆中的所有内容都会保留。

简短的答案：只要不取消分配返回给调用函数的结果，它将在以后重新进入时仍然有效。只要确保完成后将其清理即可。

Question 8

最好完全按照Unsafe.allocateMemory的方式执行此操作。

创建您的对象，然后将其键入（uintptr_t），它是32/64位无符号整数。

return (uintptr_t) malloc(50);

void * f = (uintptr_t) jlong;

这是唯一的正确方法。

这是Unsafe.allocateMemory进行的检查。

inline jlong addr_to_java(void* p) {
  assert(p == (void*)(uintptr_t)p, "must not be odd high bits");
  return (uintptr_t)p;
}

UNSAFE_ENTRY(jlong, Unsafe_AllocateMemory(JNIEnv *env, jobject unsafe, jlong size))
  UnsafeWrapper("Unsafe_AllocateMemory");
  size_t sz = (size_t)size;
  if (sz != (julong)size || size < 0) {
    THROW_0(vmSymbols::java_lang_IllegalArgumentException());
  }
  if (sz == 0) {
    return 0;
  }
  sz = round_to(sz, HeapWordSize);
  void* x = os::malloc(sz, mtInternal);
  if (x == NULL) {
    THROW_0(vmSymbols::java_lang_OutOfMemoryError());
  }
  //Copy::fill_to_words((HeapWord*)x, sz / HeapWordSize);
  return addr_to_java(x);
UNSAFE_END