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仅基于性能，大约有多少“简单”的 java 行相当于进行 JNI 调用的性能损失？

或者尝试用更具体的方式表达这个问题，如果一个简单的java操作比如

someIntVar1 = someIntVar2 + someIntVar3;

给定一个“CPU 工作”指数1，那么进行 JNI 调用的开销的典型（大致）“CPU 工作”指数是多少？


这个问题忽略了等待本机代码执行所花费的时间。在电话用语中，它是严格关于通话的“降旗”部分，而不是“通话率”。


问这个问题的原因是当您知道本机成本（来自直接测试）和给定操作的 java 成本时，有一个“经验法则”来知道何时尝试编写 JNI 调用。它可以帮助您快速避免编码 JNI 调用的麻烦，结果发现调用开销消耗了使用本机代码的任何好处。

编辑：

有些人对 CPU、RAM 等方面的变化感到困惑。这些几乎都与问题无关——我问的是 java 代码行的相对成本。如果 CPU 和 RAM 很差，那么它们对于 java 和 JNI 来说都很差，所以环境因素应该平衡。JVM 版本也属于“无关”类别。

这个问题不是要求以纳秒为单位的绝对时间，而是要求以“简单的 Java 代码行”为单位的球场“工作量”。

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3 回答 3

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快速探查器测试产生：

Java类：

public class Main {
    private static native int zero();

    private static int testNative() {
        return Main.zero();
    }

    private static int test() {
        return 0;
    }

    public static void main(String[] args) {
        testNative();
        test();
    }

    static {
         System.loadLibrary("foo");
    }
}

C 库：

#include <jni.h>
#include "Main.h"

JNIEXPORT int JNICALL 
Java_Main_zero(JNIEnv *env, jobject obj)
{
    return 0;
}

结果：

单次调用 循环调用 10 次 循环调用 100 次

系统详情：

java version "1.7.0_09"
OpenJDK Runtime Environment (IcedTea7 2.3.3) (7u9-2.3.3-1)
OpenJDK Server VM (build 23.2-b09, mixed mode)
Linux visor 3.2.0-4-686-pae #1 SMP Debian 3.2.32-1 i686 GNU/Linux

更新：x86（32/64 位）和ARMv6的Caliper 微基准测试如下：

Java类：

public class Main extends SimpleBenchmark {
    private static native int zero();
    private Random random;
    private int[] primes;

    public int timeJniCall(int reps) {
        int r = 0;
        for (int i = 0; i < reps; i++) r += Main.zero();
        return r;
    }

    public int timeAddIntOperation(int reps) {
        int p = primes[random.nextInt(1) + 54];   // >= 257
        for (int i = 0; i < reps; i++) p += i;
        return p;
    }

    public long timeAddLongOperation(int reps) {
        long p = primes[random.nextInt(3) + 54];  // >= 257
        long inc = primes[random.nextInt(3) + 4]; // >= 11
        for (int i = 0; i < reps; i++) p += inc;
        return p;
    }

    @Override
    protected void setUp() throws Exception {
        random = new Random();
        primes = getPrimes(1000);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Runner.main(Main.class, args);        
    }

    public static int[] getPrimes(int limit) {
        // returns array of primes under $limit, off-topic here
    }

    static {
        System.loadLibrary("foo");
    }
}

结果（x86/i7500/热点/Linux）：

Scenario{benchmark=JniCall} 11.34 ns; σ=0.02 ns @ 3 trials
Scenario{benchmark=AddIntOperation} 0.47 ns; σ=0.02 ns @ 10 trials
Scenario{benchmark=AddLongOperation} 0.92 ns; σ=0.02 ns @ 10 trials

       benchmark     ns linear runtime
         JniCall 11.335 ==============================
 AddIntOperation  0.466 =
AddLongOperation  0.921 ==

结果（amd64/phenom 960T/Hostspot/Linux）：

Scenario{benchmark=JniCall} 6.66 ns; σ=0.22 ns @ 10 trials
Scenario{benchmark=AddIntOperation} 0.29 ns; σ=0.00 ns @ 3 trials
Scenario{benchmark=AddLongOperation} 0.26 ns; σ=0.00 ns @ 3 trials

   benchmark    ns linear runtime
         JniCall 6.657 ==============================
 AddIntOperation 0.291 =
AddLongOperation 0.259 =

结果（armv6/BCM2708/Zero/Linux）：

Scenario{benchmark=JniCall} 678.59 ns; σ=1.44 ns @ 3 trials
Scenario{benchmark=AddIntOperation} 183.46 ns; σ=0.54 ns @ 3 trials
Scenario{benchmark=AddLongOperation} 199.36 ns; σ=0.65 ns @ 3 trials

   benchmark  ns linear runtime
         JniCall 679 ==============================
 AddIntOperation 183 ========
AddLongOperation 199 ========

总结一下，似乎JNI调用大致相当于典型（x86）硬件和Hotspot VM上的 10-25 个 java 操作。毫不奇怪，在优化程度较低的Zero VM下，结果大不相同（3-4 次操作）。

感谢@Giovanni Azua和@Marko Topolnik的参与和提示。

于 2012-12-20T18:02:29.040 回答
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因此，我刚刚使用带有 Profile Startup 附加组件的 Eclipse Mars IDE、JDK 1.8.0_74 和 VirtualVM profiler 1.3.8 在 Windows 8.1、64 位上测试了对 C 的 JNI 调用的“延迟”。

设置：（两种方法）
SOMETHING() 传递参数、执行操作并返回参数
NOTHING() 传入相同的参数，不对其执行任何操作，并返回相同的参数。

（每个被调用 270 次）
SOMETHING()的总运行时间： 6523
毫秒 NOTHING() 的总运行时间：0.102 毫秒

因此，在我的情况下，JNI 调用可以忽略不计。

于 2016-03-21T20:42:20.113 回答
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您实际上应该自己测试一下“延迟”是什么。延迟在工程中被定义为发送零长度消息所需的时间。在这种情况下，它对应于编写最小的 Java 程序，该程序调用一个do_nothing空的 C++ 函数并计算超过 30 次测量的经过时间的平均值和标准差（做几个额外的预热调用）。对于不同的 JDK 版本和平台，您可能会惊讶于不同的平均结果。

只有这样做才能为您提供使用 JNI 是否对您的目标环境有意义的最终答案。

于 2012-12-20T13:25:07.790 回答