將C字符串數組移動到Java空間的更有效方法

Question

假設我有一個包含N個元素的C字符串數組。我的目標是使用JNI將該數組傳遞給Java函數，並返回一個等長的新字符串數組回到C空間。目前我做如下：

• 使用NewObjectArray以產生長度爲N
• 調用NewStringUTF/SetObjectArray N倍的Java對象陣列，至框每個單獨的C字符串到Java對象陣列。
• 調用copyStrArr（下面的源代碼）。
• 用malloc分配長度爲N的（char *）數組。
• 調用GetObjectArrayElement/GetStringUTFChars N次，以從返回的Java Object數組中解開每個單獨的Java String。

僅供參考，Java代碼看起來是這樣的：

public static String[] copyStrArr(String []inArr) 
{ 
    String []outArr = new String[inArr.length]; 
    for(int _i = 0; _i < outArr.length; _i++) { 
     outArr[_i] = inArr[_i]; /* Normally real work would be done here */ 
    } 
    return outArr; 
} 

在「真實」的情況下，實際的工作將裏面的for循環來完成，但對於標杆，我們要做的僅僅是副本數據。

對於較大的N值，這很慢。不敬虔緩慢。當從C到Java移動類似大小的整數或雙精度數組並返回時，它的運行速度比String []大約快70倍。大約99.5％的時間花在裝箱和拆箱數據上。在原始情況下，JNI提供了{Set，Get} ArrayRegion函數，可以將原始數組從C空間批量複製到Java空間並返回，速度更快。

有人建議我使用byte []作爲中介，將數據導入Java空間，然後在Java中進行單獨的String對象裝箱（JVM可以優化事物）。基準測試表明，這比原來的測試表現稍差，將大部分開銷轉移到Java。部分原因可能是我可能無法在Java中以最優方式拆箱/裝箱byte []。我做如下：

• 分配一個充分大的字節[]與NewByteArray
• 調用SetByteArrayRegion N次來填充字節[]
• 調用copyBytArray（下面源）
• 調用GetByteArrayRegion和複製整個結果返回C空間
• 分配一個足夠大的數組（char *）
• 將N個字符串中的每一個從結果中複製到新分配的數組中。

我的Java代碼如下所示：

public static byte[] copyBytArr(byte []inArr) 
{ 
    String[] tokInArr = new String(inArr, UTF8_CHARSET).split("\0"); 
    String []tokOutArr = new String[tokInArr.length]; 
    int len = 0; 
    for(int _i = 0; _i < tokOutArr.length; _i++) { 
     tokOutArr[_i] = tokInArr[_i]; /* Normally real work would be done here */ 
     len += (tokInArr[_i].length() + 1); 
    } 
    byte[] outArr = new byte[len]; 
    int _j = 0; 
    for(int _i = 0; _i < tokOutArr.length; _i++) { 
     byte[] bytes = tokOutArr[_i].getBytes(UTF8_CHARSET); 
     for(int _k = 0; _k < bytes.length; _k++) { 
      outArr[_j++] = bytes[_k]; 
     } 
     outArr[_j++] = '\0'; 
    } 
    return outArr; 
} 

在這個測試的開銷約55％是在Java中度過的，其餘的則花在裝箱/拆箱。

有人提出我的一些開銷與我在C中使用UTF-8數據有關，因爲Java使用UTF-16。這是不可避免的。

有沒有人有任何想法，我可能會更有效地去做這件事？

Answer 1

我認爲你的問題是分配很多字符串對象。爲了獲得真正的性能，您只需要交換大字節[]並使用Wrapper Classes「指向」字符串數組進行字符串處理。只要你從C字符[]來回創建字符串對象，你就不會得到真正的吞吐量。

FST正在做一些與「StructString」類相似的操作來處理byte []數據，而不需要創建「真實」對象。

要進一步加速數據交換，您可能需要使用內存映射文件創建共享內存，並通過不安全或ByteBuffers訪問此內存。