Android C++系列：JNI 调用时缓存字段和方法 ID

在 JNI 去调用 Java 的方法和访问字段时，最先要做的操作就是获得对应的类以及对应的方法 id。

通常我们通过 FindClass 、GetFieldID、GetMethodID 去找到对应的信息也是耗时操作，如果方法被频繁调用（特别是像音视频处理时循环的调用JNI方法传递音视频数据），每次都去查找对应的类和方法ID会很耗性能，所以我们必须将它们缓存起来，达到只创建一次，后面直接使用缓存内容的效果。

缓存有两种方式，分别是使用时缓存和初始化时缓存。

使用时缓存

使用时缓存，就是在调用时查找一次，然后将它缓存成 static静态变量，这样下次调用时直接使用即可。直到内存释放了，才会缓存失效。

extern "C"
 JNIEXPORT void JNICALL
 Java_com_qingkouwei_demo_CacheFieldAndMethodDemo_staticCacheField(JNIEnv *env, jobject instance, jobject fruit) {
     static jfieldID fid = NULL; // 声明为 static 变量进行缓存
     // 两种方法都行
 //    jclass cls = env->GetObjectClass(animal);
     jclass cls = env->FindClass("com/qingkouwei/demo/bean/Fruit");
     jstring jstr;
     const char *c_str;
     // 从缓存中查找
     if (fid == NULL) {
         fid = env->GetFieldID(cls, "name", "Ljava/lang/String;");
         if (fid == NULL) {
             return;
         }
     } else {
         LOGD("field id is cached");
     }
     jstr = (jstring) env->GetObjectField(fruit, fid);
     c_str = env->GetStringUTFChars(jstr, NULL);
     if (c_str == NULL) {
         return;
     }
     env->ReleaseStringUTFChars(jstr, c_str);
     jstr = env->NewStringUTF("new name");
     if (jstr == NULL) {
         return;
     }
     env->SetObjectField(animal, fid, jstr);
 }
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通过声明为 static 变量进行缓存的方式显然有弊端，当多个调用者同时调用时，就会出现缓存多次的情况，并且每次调用时都要检查是否缓存过了。这种情况我们可以用下一种方式，做一个初始化方法，初始化时缓存一次。

初始化时缓存

在初始化时缓存，就是在类加载时，进行缓存。当类被加载进内存时，会先调用类的静态代码块，所以可以在类的静态代码块中进行缓存。

比如：

public class CacheFieldAndMethodDemo {
     
     static {
         init(); // 静态代码块中进行缓存
     }
     private static native void init();
 }
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在静态代码块中，可以将所需要的字段 id 或者方法 id 缓存成全局变量。

具体代码如下：

// 全局变量，作为缓存方法 id
 jmethodID InstanceMethodCache;
 // 初始化加载时缓存方法 id
 extern "C"
 JNIEXPORT void JNICALL
 Java_com_qingkouwei_demo_CacheFieldAndMethodDemo_init(JNIEnv *env, jclass type) {
     jclass cls = env->FindClass("com/qingkouwei/demo/bean/Fruit");
     InstanceMethodCache = env->GetMethodID(cls, "getName", "()Ljava/lang/String;");
 }
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在 JNI 中直接将方法 id 缓存成全局变量了，这样再调用时，就不要再进行一次查找了，并且避免了多个线程同时调用会多次查找的情况。

extern "C"
 JNIEXPORT void JNICALL
 Java_com_qingkouwei_demo_CacheFieldAndMethodDemo_callCacheMethod(JNIEnv *env, jobject instance, jobject animal) {
     jstring name = (jstring) env->CallObjectMethod(animal, InstanceMethodCache);
     const char *c_name = env->GetStringUTFChars(name, NULL);
     LOGD("call cache method and value is %s", c_name);
 }
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总结

之前分享的JNI操作是基础，基于应用到实战中就要讲究各种技巧，用以提升效率。本文提到JNI调用时字段和方法ID缓存其实最终的方案还是以初始化时缓存为主，是在实际开发中总结出来的。

之前在Android平台封装了lamemp3、opus等音频编码器，都是使用线程的C语言实现的编码器，然后在Java层利用AudioRecorder录音，然后将音频数据通过JNI调用到这些编码器编码方法，这些接口的主要流程是：

1. 创建编码器；
2. 循环调用编码器编码方法，输入pcm数据，输出编码后音频数据；
3. 释放编码器。

这里面就可以把创建编码器充当初始化方法来获取编码方法的方法id等。