Copying and pinning

译：Copying and pinning

GC可能随时决定它需要对垃圾收集的堆做压缩工作。压缩涉及将一个对象物理地从一个地址转移到另一个地址。这些对象可能被一个JNI本地引用或者全局引用所持有。为了使得压缩安全的进行，JNI的引用不会直接指向堆。至少有一个间接层将本地代码和对象移动隔离开来。

如果本地代码需要对一个对象内部直接寻址，解决方案会是十分复杂。直接对堆进行寻址或者固定堆，通常是因为你需要按照一种快速的、共享的方式访问一个有大量数据的原始数组。一个常用的场景是，当你使用屏幕缓冲区。在这些场景中你可以使用JNI临界区段来实现这种方式，但是正如JNI对这些方法的描述那样，这种使用方式对开发者提出了更高的要求。具体描述可以参看JNI相关描述。

• GetPrimitiveArrayCritical 返回一个Java数组的直接堆地址，并且禁用垃圾收集直到对应的ReleasePrimitiveArrayCritical函数调用。
• GetStringCritical 返回一个String实例的直接堆地址，并且禁止垃圾收集直到ReleaseStringCritical被调用。

所有其他形如 Get<原始类型>ArrayElements 接口返回的都是一个副本，不会受到压缩的影响。

当你使用的是平衡垃圾收集策略的时候，形如*Critical这种形式的调用可能不会返回一个堆内部的直接指针，返回结果受到isCopy标志位的影响。导致这种结果是因为在一个较大的数组内部，其数据不一定是连续存储的。通常，当一个数组的容量小于堆大小的1/1000的时候，返回的是一个直接指针。

使用isCopy标志位

JNI Get 函数指定一个pass-by-reference输出参数(jboolean *isCopy)，这个参数允许开发者决定一个JNI调用返回一个对象副本的地址还是一个堆上固定对象的地址。

Get 和 Release 函数需要成对出现。

• GetStringChars and ReleaseStringChars
• GetStringCritical and ReleaseStringCritical
• GetStringUTFChars and ReleaseStringUTFChars
• GetArrayElements and ReleaseArrayElements
• GetPrimitiveArrayCritical and ReleasePrimitiveArrayCritical

如果你传入一个非空的地址作为isCopy的参数，JNI函数就会将传入地址的jboolean设置为JNI_TRUE，这样返回的是数组元素的一个副本。反之，设置jboolean为JNI_FALSE，这样返回的是堆上固定对象的地址指针。

除非你使用临界函数（译者注：critical functions），J9的虚拟机总是返回的是一个副本。使用副本可以减轻GC的负担，因为固定对象不能被压缩，而且会产生碎片整理复杂。

为了避免内存泄漏，你必须：

• 你自己使用GetRegion和SetRegion函数管理由于复制产生的内存。
• 确保那些使用Get函数产生的内存，当它们不再需要使用的时候，使用Release进行释放。

使用mode标志位

当你调用ReleaseArrayElements，最后一个参数就是mode标志位。当你使用的是一个复制的数组的时候，这个模式标志位可以用来避免向Java堆的没有必要的拷贝。如果你使用的是一个固定数组（译者注：直接指向堆上的数组，不是通过copy形式），那么这个标志位将被忽略。

无论isCopy的参数值是怎么样的，你必须在每个Get调用之后相应的调用Release。这种使用方式是必须的，因为调用Release会删除可能会影响到垃圾收集的JNI本地引用。

mode标志位的可能值如下：

• 0 更新Java堆上的数据。释放副本使用的空间。
• JNI_COMMIT 更新Java堆上的数据。不释放副本使用的空间。
• JNI_ABORT 不更新Java堆上的数据。释放副本使用的空间。

通常对于Release的调用，‘0’模式位是最安全的选择及无论数据的副本变化与否，堆都会使用副本来更新，并且也不会有泄漏。

可以使用JNI_ABORT标志值来避免对一个未变化的副本向Java堆的反向拷贝。如果你修改了返回的数组，你需要在使用JNI_ABORT标志值回滚这些变化之前检查一下isCopy标志位。
这个步骤是必须的，因为和一个复制JVM相比，一个固定JVM离开堆是在不同的状态。

使用isCopy标志位和mode标志位的通用方式：

这里有一个通用的方式来使用isCopy标志位和mode标志位。这种方式确保对所有的JVM都有用，并且确保改变被提交，不会发生泄漏。

为了使用通常的使用方式，你需要确保：

• 不要使用isCopy标志位，传入null或者0
• 总是设置mode标志位为0

只有当你做优化的时候才会使用到这些标志位的复杂用法。当你使用这种通用的方式时，你仍然需要考虑到同步问题。可以参考Synchronization.