java - Android JNI native 代码中的 C++ 对象是否调用垃圾回收？

Question

那么，我有一个概念性的问题。我一直在 Android 上使用 JNI 来做低级音频“东西”。我已经用 C/C++ 完成了大量的音频编码，所以我认为这不是什么大问题。我决定在我的“ native ”代码中使用 C++(因为谁不喜欢 OOP？)。我遇到的问题(对我来说)似乎是一个奇怪的问题:当我在 C++ 代码中创建一个用于处理音频的对象时，我从未将这个对象传递给 Java(也没有相反)，调用这个对象的方法对象似乎经常调用垃圾收集。由于这是在音频回调中发生的，结果是音频断断续续，而且我经常收到如下消息:

WAIT_FOR_CONCURRENT_GC blocked 23ms

但是，当我通过创建静态函数(而不是调用 memeber 对象的成员方法)执行相同的操作时，应用程序的性能似乎很好，我不再看到上面的日志消息。

基本上，有什么理由调用静态函数应该比在 native 代码中调用成员对象的成员方法有更好的性能？更具体地说，是成员对象，还是完全存在的有限范围变量在涉及垃圾收集的 JNI 项目的 native 代码中？ C++调用栈是否参与GC？关于 JNI 编程时 C++ 内存管理如何满足 Java 内存管理，有没有人能给我一些见解？也就是说，如果我不在 Java 和 C++ 之间传递数据，我编写 C++ 代码的方式是否会影响 Java 内存管理(GC 或其他方式)？

请允许我尝试举个例子。请耐心等待，因为它太长了，如果您认为自己有洞察力，欢迎您停止阅读这里。

我有几个对象。负责创建音频引擎、初始化输出等的一个。它称为 HelloAudioJNI(抱歉没有放可编译的示例，但代码很多)。

class CHelloAudioJNI {

    ... omitted members ...

    //member object pointers
    COscillator *osc;
    CWaveShaper *waveShaper;

    ... etc ...

public:
    //some methods
    void init(float fs, int bufferSize, int channels);

    ... blah blah blah ...

因此，我还有几个类(class)。 WaveShaper 类如下所示:

class CWaveShaper : public CAudioFilter {
protected:
    double *coeffs;
    unsigned int order;//order
public:
    CWaveShaper(const double sampleRate, const unsigned int numChannels,
                double *coefficients, const unsigned int order);

    double processSample(double input, unsigned int channel);
    void reset();
};

我们暂时不用担心 CAudioFilter 类，因为这个例子已经很长了。 WaveShaper .cpp 文件如下所示:

CWaveShaper::CWaveShaper(const double sampleRate,
                         const unsigned int numChannels,
                         double *coefficients,
                         const unsigned int numCoeffs) :
    CAudioFilter(sampleRate,numChannels), coeffs(coefficients), order(numCoeffs)
{}

double CWaveShaper::processSample(double input, unsigned int channel)
{
    double output = 0;
    double pow = input;

    //zeroth order polynomial:
    output = pow * coeffs[0];

    //each additional iteration
    for(int iteration = 1; iteration < order; iteration++){
        pow *= input;
        output += pow * coeffs[iteration];
    }

    return output;
}

void CWaveShaper::reset() {}

然后是 HelloAudioJNI.cpp。这就是我们进入问题核心的地方。我在 init 函数中使用 new 正确地创建了成员对象，因此:

void CHelloAudioJNI::init(float samplerate, int bufferSize, int channels)
{
    ... some omitted initialization code ...

        //wave shaper numero uno
    double coefficients[2] = {1.0/2.0, 3.0/2.0};
    waveShaper = new CWaveShaper(fs,outChannels,coefficients,2);

    ... some more omitted code ...
}

好的，到目前为止一切似乎都很好。然后在音频回调中，我们在成员对象上调用一些成员方法，如下所示:

void CHelloAudioJNI::processOutputBuffer()
{
    //compute audio using COscillator object
    for(int index = 0; index < outputBuffer.bufferLen; index++){
        for(int channel = 0; channel < outputBuffer.numChannels; channel++){
            double sample;

            //synthesize
            sample = osc->computeSample(channel);
            //wave-shape
            sample = waveShaper->processSample(sample,channel);

            //convert to FXP and save to output buffer
            short int outputSample = amplitude * sample * FLOAT_TO_SHORT;
            outputBuffer.buffer[interleaveIndex(index,channel)] = outputSample;
        }
    }
}

这就是产生频繁的音频中断和大量关于垃圾回收的消息的原因。但是，如果我将 CWaveShaper::processSample() 函数复制到回调上方的 HelloAudioJNI.cpp 并直接调用它而不是成员函数:

sample = waveShape(sample, coeff, 2);

然后我从我的 Android 设备中听到美妙动听的音频，并且我没有收到如此频繁的关于垃圾回收的消息。问题又来了，是成员对象，还是完全存在于参与垃圾回收的 JNI 项目的 native 代码中的有限范围变量？ C++调用栈是否参与GC？关于 JNI 编程时 C++ 内存管理如何满足 Java 内存管理，有没有人能给我一些见解？也就是说，如果我不在 Java 和 C++ 之间传递数据，我编写 C++ 代码的方式是否会影响 Java 内存管理(GC 或其他方式)？

Answer 1

C++对象和Dalvik的垃圾回收没有关系。 Dalvik 对 native 堆的内容不感兴趣，除了它自己的内部存储。从 Java 源创建的所有对象都位于“托管”堆上，这是垃圾收集发生的地方。

Dalvik GC 不检查 native 堆栈； VM 已知的每个线程都有一个单独的堆栈供解释器使用。

C++ 和托管对象相关的唯一方式是，如果您选择通过以某种方式配对对象来创建关系(例如，从 C++ 构造函数创建新的托管对象，或从 Java 终结器删除 native 对象)。

您可以使用 DDMS/ADT 的“分配跟踪器”功能来查看托管堆上最近创建的对象，以及它们是从哪里分配的。如果您在 GC 困惑期间运行它，您应该能够知道是什么导致了它。

此外，logcat 消息显示进程和线程 ID(来自命令行使用，adb logcat -v threadtime)，您应该检查这些信息以确保消息来自您的应用，还可以查看 GC Activity 发生在哪个线程上。您可以在 DDMS/ADT 的“线程”选项卡中看到线程名称。