这是一个非常经典的 JNI 性能优化问题。

这是一个非常经典的 JNI 性能优化问题。

直接结论：
调用一次自定义 Java 函数（Scenario A）的性能绝对优于调用多次 Java API（Scenario B），即使 Scenario B 已经缓存了 jclass 和 jmethodID。

在渲染循环（Draw Text）这种高频调用场景下，差距会非常明显。你应该毫不犹豫地选择方案 A（封装一个 Java 方法，C++ 调一次）。

详细性能分析

为了理解为什么“缓存了 ID”依然慢，我们需要剖析 JNI 调用的成本构成。

1. JNI 调用的固有开销（Overhead）

JNI 不是简单的函数指针调用，它是一座连接 C++ 运行时和 Java 虚拟机（JVM）运行时的桥梁。每次跨越这座桥梁（CallVoidMethod 等），都会发生以下不可消除的开销：

  • 上下文切换（Context Switch）： 必须保存 C++ 的寄存器状态，设置 JVM 的执行环境栈帧。
  • 安全点检查（Safepoint Checks）： JVM 需要管理垃圾回收（GC）。当线程处于 Native 状态时，GC 无法停止它；但当它试图调用 Java 方法返回 JVM 时，必须检查是否有 GC 请求。如果有，线程会被挂起。调用越频繁，遇到锁或挂起的概率越大。
  • 参数与引用管理（Marshalling & References）： 就算传递的是 int 或 float，JNI 环境也需要处理参数入栈。如果是对象，还需要处理 LocalReference 表的创建和销毁。
  • 异常检查（Exception Check）： 规范的 JNI 调用在每次 Call 之后都应该检查 ExceptionOccurred。虽然你可以偷懒不查，但这会埋下隐患。

2. 方案对比：绘制一个文字

假设绘制文字需要以下步骤：

  1. 设置颜色 (Paint.setColor)
  2. 设置字号 (Paint.setTextSize)
  3. 设置抗锯齿 (Paint.setAntiAlias)
  4. 执行绘制 (Canvas.drawText)

方案 A：调用一次自定义 Java 函数（推荐）

  • 流程：C++ -> JNI_Call -> Java MyRender.drawText(text, x, y, color, size) -> (Java 内部执行 set, set, draw) -> Return C++。
  • JNI 边界跨越次数：1 次。
  • 性能特征：
    • 只有一次 JNI 调用开销。
    • Java 内部的方法调用（paint.setColor 等）是非常快的，JVM 的 JIT（即时编译器）可以将这些代码内联（Inline）优化成极高效的机器码。
    • String 转换成本：仅需创建一次 jstring。

方案 B：C++ 侧多次调用（缓存了 ID）

  • 流程：
    1. C++ -> CallVoidMethod(setColor) -> Java -> Return C++
    2. C++ -> CallVoidMethod(setTextSize) -> Java -> Return C++
    3. C++ -> CallVoidMethod(setAntiAlias) -> Java -> Return C++
    4. C++ -> CallVoidMethod(drawText) -> Java -> Return C++
  • JNI 边界跨越次数：4 次（甚至更多）。
  • 性能特征：
    • 缓存 ID 的作用：缓存 jmethodID 只是省去了 GetMethodID 的查找过程（这是一个字符串哈希查找过程，非常慢）。缓存后，这部分时间省了。
    • 无法消除的开销：依然存在 4 次上下文切换、4 次引用表操作、4 次潜在的 GC 暂停点。
    • 阻碍 JIT 优化：因为中间隔着 C++ 层，JVM 无法将这 4 个操作内联在一起进行全局优化。

量化估算（仅供参考）

虽然具体数值取决于 CPU 和 Android 版本，但大致的量级如下：

  • Java 内部调用函数：~ 1 - 5 纳秒 (ns)
  • **JNI 空函数调用 (Cached ID)**：~ 10 - 50 纳秒 (ns)
  • **JNI 查找 ID (GetMethodID)**：~ 100 - 500 纳秒 (ns)

计算绘制一次文字的“额外”开销：

  • 方案 A：1 次 JNI 调用 = ~20ns。
  • 方案 B：4 次 JNI 调用 = ~80ns。

看起来 60ns 很少？但在渲染循环中：
如果你一帧要绘制 100 个文字标签：

  • 方案 A 额外耗时：2ms (微秒)
  • 方案 B 额外耗时：8ms (微秒)

如果场景更复杂，参数更多，方案 B 的代码量会爆炸，且性能会线性下降。

进阶优化建议

既然选择了方案 A，还有几个点可以进一步提升性能：

  1. 关键参数使用基本类型数组（Primitive Arrays）：
    如果你的绘制参数特别多（比如同时传颜色、坐标、透明度、旋转角度等），不要一个个传参，也不要传 Java 对象。
    可以定义一个 drawTextBatch(String text, float[] params)。
    在 C++ 层使用 SetFloatArrayRegion 批量拷贝数据，这比多次传递单个参数通常更高效。

  2. String 的处理（痛点）：
    绘制文字最大的性能瓶颈通常不是方法调用，而是 char* 转 jstring (NewStringUTF)。

    • 避免在 Draw 循环中创建 String：如果文字内容不变，尽早在 C++ 层创建好全局引用的 jstring 缓存起来。
    • 仅在文字变化时重新创建。

  3. Critical Access (慎用)：
    对于数组操作，可以使用 GetPrimitiveArrayCritical，这会暂停 GC，速度极快，但必须在该块内只做内存拷贝，不能调用其他 JNI 函数。

总结

对于 Canvas / OpenGL 渲染 这种每秒 60 帧、每帧调用上百次的高频场景：

请务必在 Java 层封装一个 Helper 方法（如 RenderProxy.drawText(...)），接收所有必要参数，在 Java 内部完成所有 Paint 设置和 Canvas 绘制，C++ 只调用这一个接口。

不要试图在 C++ 层像写 Java 代码一样一行行去 Set 属性，那是性能杀手。

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