Каковы количественные накладные расходы на вызов JNI?

Ответ 1

Быстрый тест профайлера дает:

Класс Java:

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");
    }
}

Библиотека C:

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

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

Результаты:

Сведения о системе:

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

Обновление: Микроконтроллеры Caliper для x86 (32/64 бит) и ARMv6 выглядят следующим образом:

Класс Java:

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");
    }
}

Результаты (x86/i7500/Hotspot/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 ==

Результаты (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 =

Результаты (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 ========

Чтобы судить о вещах немного, кажется, что вызов JNI примерно эквивалентен 10-25 java-операциям на типичном (x86) аппаратном обеспечении и Hotspot VM. Неудивительно, что при значительно меньшей оптимизации Zero VM результаты совершенно разные (3-4 ops).

Благодарим вас за участие и советы для @Giovanni Azua и @Марко Топольник.

Ответ 2

Вы должны сами проверить, что такое "латентность". Задержка определяется в технике как время, необходимое для отправки сообщения нулевой длины. В этом контексте он будет соответствовать написанию самой маленькой Java-программы, которая вызывает do_nothing пустую С++-функцию и вычисляет среднее значение и stddev прошедшего времени более чем за 30 измерений (выполните пару дополнительных разминок). Вы можете быть удивлены, что разные средние результаты делают то же самое для разных версий и платформ JDK.

Только это даст вам окончательный ответ о том, имеет ли смысл использование JNI для вашей целевой среды.

Ответ 3

Итак, я просто протестировал "латентность" для вызова JNI на C в Windows 8.1, 64-разрядный, с использованием Eclipse Mars IDE, JDK 1.8.0_74 и профилировщика VirtualVM 1.3.8 с надстройкой "Запуск профиля".

Настройка: (два метода)
SOMETHING() передает аргументы, делает вещи и возвращает аргументы
NOTHING() передает те же аргументы, ничего не делает с ними и возвращает те же аргументы.

(каждый из них называется 270 раз)
Общее время выполнения для SOMETHING(): 6523 мс
Общее время выполнения для NOTHING(): 0.102мс

Таким образом, в моем случае вызовы JNI довольно незначительны.