JNI内存方面说明以及相关类型手动释放内存
6.1 Local Reference 不是 native code 的局部变量
一、Java内存?
Java程序所涉及的内存可以从逻辑上划分为两部分：Heap Memory和Native Memory。
1）Heap Memory：
供Java应用程序使用的，所有java对象的内存都是从这里分配的，它不是物理上连续的，但是逻辑上是连续的。可通过java命令行参数“-Xms, -Xmx”大设置Heap初始值和最大值。
java?-Xmx1024m?-Xms1024m?
//-Xmx1024m：设置JVM最大可用内存为1024M。?
//-Xms1024m：设置JVM初始内存为1024m。此值可与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
????????在Android系统对于每个应用都有内存使用的限制，机器的内存限制，在/system/build.prop文件中配置的。可以在manifest文件application节点加入?android:largeHeap="true"来让Dalvik/ART虚拟机分配更大的堆内存空间
2）Native Memory：
也称为C-Heap，供Java Runtime进程使用的，没有相应的参数来控制其大小，其大小依赖于操作系统进程的最大值。
Java应用程序都是在Java Runtime Environment（JRE）中运行，而Runtime本身就是由Native语言（如：C/C++）编写程序。Native Memory就是操作系统分配给Runtime进程的可用内存，它与Heap Memory不同，Java Heap 是Java应用程序的内存。（JVM只是JRE的一部分，JVM的内存模型属于另一话题）
Native Memory的主要作用如下：
- 管理java heap的状态数据（用于GC）;
- JNI调用，也就是Native Stack；
- JIT（即使编译器）编译时使用Native Memory，并且JIT的输入（Java字节码）和输出（可执行代码）也都是保存在Native Memory；
- NIO direct buffer；
- Threads；
- 类加载器和类信息都是保存在Native Memory中的。
由上可以得知，JNI内存分配其实与Native Memory有很大关系。
二、JNI内存和引用?
在Java代码中，Java对象被存放在JVM的Java Heap，由垃圾回收器（Garbage Collector，即GC）自动回收就可以。
在Native代码中，内存是从Native Memory中分配的，需要根据Native编程规范去操作内存。如：C/C++使用malloc()/new分配内存，需要手动使用free()/delete回收内存。
然而，JNI和上面两者又有些区别。
JNI提供了与Java相对应的引用类型（如：jobject、jstring、jclass、jarray、jintArray等），以便Native代码可以通过JNI函数访问到Java对象。引用所指向的Java对象通常就是存放在Java Heap，而Native代码持有的引用是存放在Native Memory中。
举个例子，如下代码：
jstring?jstr?=?env->NewStringUTF("Hello?World!");
1）jstring类型是JNI提供的，对应于Java的String类型。
2）JNI函数NewStringUTF()用于构造一个String对象，该对象存放在Java Heap中，同时返回了一个jstring类型的引用。
3）String对象的引用保存在jstr中，jstr是Native的一个局部变量，存放在Native Memory中。
????开发人员都应该遇到过OOM（Out of Memory）异常，在JNI开发中，该异常可能发生在Java Heap中，也可能发生在Native Memory中。
java.lang.OutOfMemoryError:?Java?heap?space?
java.lang.OutOfMemoryError:?native?memory?exhausted
????Java Heap 中出现?Out of Memory异常的原因有两种：
????1）程序过于庞大，致使过多 Java 对象的同时存在；
????2）程序编写的错误导致 Java Heap 内存泄漏。
????Native Memory中出现?Out of Memory异常的原因：
????1）程序申请过多资源，系统未能满足，比如说大量线程资源；
????2）程序编写的错误导致Native Memory内存泄漏。
????为了避免出现OOM异常和内存泄露，我们在进行JNI开发的时候，需要熟悉它的内存分配和管理。
????JNI引用有三种：Local Reference、Global?Reference、Weak?Global?Reference。下面分别来介绍一下这三种引用内存分配和管理。
三、Local Reference
? ? 只在Native Method执行时存在，只在创建它的线程有效，不能跨线程使用。它的生命期是在Native Method的执行期开始创建（从Java代码切换到Native代码环境时，或者在Native Method执行时调用JNI函数时），在Native Method执行完毕切换回Java代码时，所有Local Reference被删除（GC会回收其内存），生命期结束（调用DeleteLocalRef()可以提前回收内存，结束其生命期）。
?实际上，每当线程从Java环境切换到Native代码环境时，JVM 会分配一块内存用于创建一个Local Reference Table，这个Table用来存放本次Native Method 执行中创建的所有Local Reference。每当在 Native代码中引用到一个Java对象时，JVM 就会在这个Table中创建一个Local Reference。比如，我们调用 NewStringUTF() 在 Java Heap 中创建一个 String 对象后，在?Local Reference Table?中就会相应新增一个?Local Reference。
Local Reference 表、Local Reference 和 Java 对象的关系
接下来举个简单例子说明一下：
jstring jstr = env->NewStringUTF("Hello World!");- jstr存放在Native Method Stack中，是一个局部变量
- 对于开发者来说，Local Reference Table是不可见的
Local Reference Table的内存不大，所能存放的Local Reference数量也是有限的（在Android中默认最大容量是512个），使用不当就会引起溢出异常Local Reference并不是Native里面的局部变量，局部变量存放在堆栈中，其引用存放在Local Reference Table中。
? ?在Native Method结束时，JVM会自动释放Local Reference，但Local Reference Table是有大小限制的，在开发中应该及时使用DeleteLocalRef()删除不必要的Local Reference，不然可能会出现溢出错误：
JNI ERROR (app bug): local reference table overflow (max=512)
? ?在C/C++中实例化的JNI对象，如果不返回java，必须用release掉或delete，否则内存泄露。包括NewStringUTF，NewObject。对于一般的基本数据类型（如：jint，jdouble等），是没必要调用该函数删除掉的。如果返回java不必delete，java会自己回收。
四、Global Reference
? ? Local Reference是在Native Method执行的时候出现的，而Global Reference是通过JNI函数NewGlobalRef()和DeleteGlobalRef()来创建和删除的。?Global Reference具有全局性，可以在多个Native Method调用过程和多线程中使用，在主动调用DeleteGlobalRef之前，它是一直有效的（GC不会回收其内存）。
/**
* 创建obj参数所引用对象的新全局引用。obj参数既可以是全局引用，也可以是局部引用。全局引用通过调用DeleteGlobalRef()来显式撤消。
* @param obj 全局或局部引用。
* @return 返回全局引用。如果系统内存不足则返回 NULL。
*/
jobject NewGlobalRef(jobject obj);
/**
* 删除globalRef所指向的全局引用
* @param globalRef 全局引用
*/
void DeleteGlobalRef(jobject globalRef);? ? 使用?Global reference时，当 native code 不再需要访问Global reference?时，应当调用 JNI 函数?DeleteGlobalRef()?删除?Global reference和它引用的 Java 对象。否则Global Reference引用的 Java 对象将永远停留在 Java Heap 中，从而导致 Java Heap 的内存泄漏。
五、Weak Global Reference
? ? 用NewWeakGlobalRef()和DeleteWeakGlobalRef()进行创建和删除，它与Global Reference的区别在于该类型的引用随时都可能被GC回收。
? ? 对于Weak Global Reference而言，可以通过isSameObject()将其与NULL比较，看看是否已经被回收了。如果返回JNI_TRUE，则表示已经被回收了，需要重新初始化弱全局引用。Weak Global Reference的回收时机是不确定的，有可能在前一行代码判断它是可用的，后一行代码就被GC回收掉了。为了避免这事事情发生，JNI官方给出了正确的做法，通过NewLocalRef()获取Weak Global Reference，避免被GC回收。
六、注意点
6.1 Local Reference 不是 native code 的局部变量
? ? 很多人会误将 JNI 中的 Local Reference 理解为 Native Code 的局部变量。这是错误的。
? ? Native Code 的局部变量和 Local Reference 是完全不同的，区别可以总结为：
⑴局部变量存储在线程堆栈中，而 Local Reference 存储在 Local Ref 表中。
⑵局部变量在函数退栈后被删除，而 Local Reference 在调用 DeleteLocalRef() 后才会从 Local Ref 表中删除，并且失效，或者在整个 Native Method 执行结束后被删除。
⑶可以在代码中直接访问局部变量，而 Local Reference 的内容无法在代码中直接访问，必须通过 JNI function 间接访问。JNI function 实现了对 Local Reference 的间接访问，JNI function 的内部实现依赖于具体 JVM。
6.2 注意释放所有对jobject的引用：
extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_test_application_MainActivity_init(JNIEnv *env, jobject instance, jstring data,jbyteArray array) {
int len = env->GetArrayLength(array);
const char *utfChars = env->GetStringUTFChars(data, 0);
jbyte *arrayElements = env->GetByteArrayElements(array, NULL);
jstring pJstring = env->NewStringUTF(utfChars);
jbyteArray jpicArray = env->NewByteArray(len);
env->SetByteArrayRegion(jpicArray, 0, len, arrayElements);
// TODO
env->DeleteLocalRef(pJstring);
env->DeleteLocalRef(jpicArray);
env->ReleaseStringUTFChars(data, utfChars);
env->ReleaseByteArrayElements(array, arrayElements, 0);
std::string hello = "Hello from C++";
jstring result = env->NewStringUTF(hello.c_str());
return result;
}其它的还有：
jclass ref= (env)->FindClass("java/lang/String");
env->DeleteLocalRef(ref);因为根据jni.h里的定义：
typedef jobject jclass;? ? jclass也是jobject。而jmethodID/jfielID和jobject没有继承关系，它们不是object,只是个整数，不存在被释放与否的问题。
6.3 局部引用和全局引用的转换
? ? 注意Local Reference的生命周期，如果在Native中需要长时间持有一个Java对象，就不能使用将jobject存储在Native，否则在下次使用的时候，即使同一个线程调用，也将会无法使用。下面是错误的做法：
jstring global;
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_org_hik_libyuv_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env,jobject /* this */) {
std::string hello = "Hello from C++";
jstring local = env->NewStringUTF(hello.c_str());
global = local;
return local;
}正确的做法是使用Global Reference，如下：
jstring global;
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_org_hik_libyuv_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env,jobject /* this */) {
std::string hello = "Hello from C++";
jstring local = env->NewStringUTF(hello.c_str());
global = static_cast<jstring>(env->NewGlobalRef(global));
return local;
}6.4 多线程
? ? JNIEnv和jobject对象都不能跨线程使用。 对于jobject，解决办法是：
a、m_obj = env->NewGlobalRef(obj);//创建一个全局变量
b、jobject obj = env->AllocObject(m_cls);//在每个线程中都生成一个对象? ? 对于JNIEnv，解决办法是在每个线程中都重新生成一个env
JavaVM *gJavaVM;//声明全局变量
(*env)->GetJavaVM(env, &gJavaVM);//在JNI方法的中赋值
JNIEnv *env;//在其它线程中获取当前线程的env
m_jvm->AttachCurrentThread((void **)&env, NULL);? ? 当在一个线程里面调用AttachCurrentThread后，如果不需要用的时候一定要DetachCurrentThread，否则线程无法正常退出，导致JNI环境一直被占用。
七、手动释放内存
7.1 那些需要手动释放？
·不需要手动释放（基本类型）：jint，jlong，jchar，jdouble等
·需要手动释放（引用类型，数组家族）：jstring，jobject，jobjectArray，jintArray，jclass等
7.2 释放方法
7.2.1 jstring&char*
// 创建 jstring 和 char*
jstring jstr = (*jniEnv)->CallObjectMethod(jniEnv, mPerson, getName);
char* cstr = (char*) (*jniEnv)->GetStringUTFChars(jniEnv,jstr, 0);
// 释放
(*jniEnv)->ReleaseStringUTFChars(jniEnv, jstr, cstr);
(*jniEnv)->DeleteLocalRef(jniEnv, jstr);?7.2.2 jobject，jobjectArray，jclass 等引用类型
(*jniEnv)->DeleteLocalRef(jniEnv, XXX);7.2.3 jbyteArray
jbyteArray audioArray = jnienv->NewByteArray(frameSize);
jnienv->DeleteLocalRef(audioArray);7.2.4 GetByteArrayElements
jbyte* array= (*env)->GetByteArrayElements(env,jarray,&isCopy);
(*env)->ReleaseByteArrayElements(env,jarray,array,0);7.2.5 NewGlobalRef
jobject ref= env->NewGlobalRef(customObj);
env->DeleteGlobalRef(customObj);7.3?避免内存泄露
? ? JNI如果创建以上引用却不手动释放的话很容易就造成内存泄露，所以JNI编程创建的引用类型一定要手动释放（切身教训），检测内存泄露可以使用Jprofiler
