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          Java反射到底慢在哪?

          共 9136字,需瀏覽 19分鐘

           ·

          2022-05-13 03:03

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          來源:https://www.jianshu.com/p/4e2b49fa8ba1


          反射具體是怎么影響性能的?這引起了我的反思。是啊,在闡述某個(gè)觀點(diǎn)時(shí)確實(shí)有必要說明原因,并且證明這個(gè)觀點(diǎn)是對的,雖然反射影響性能人盡皆知,我曾經(jīng)也真的研究過反射是否存在性能問題,但并沒有在寫文章的時(shí)候詳細(xì)說明。這讓我想到網(wǎng)上很多信息只會告訴你結(jié)論,并不會說明原因,導(dǎo)致很多學(xué)到的東西都是死記硬背,而不是真正掌握,別人一問或者自己親身遇到同樣的問題時(shí),傻眼了。

          反射真的存在性能問題嗎?

          還是使用上篇文章的demo,為了放大問題,找到共性,采用逐漸擴(kuò)大測試次數(shù)、每次測試多次取平均值的方式,針對同一個(gè)方法分別就直接調(diào)用該方法、反射調(diào)用該方法、直接調(diào)用該方法對應(yīng)的實(shí)例、反射調(diào)用該方法對應(yīng)的實(shí)例分別從1-1000000,每隔一個(gè)數(shù)量級測試一次:

          測試代碼如下(Person、ICompany、ProgramMonkey這三個(gè)類已在之前的文章中貼出):


          public class ReflectionPerformanceActivity extends Activity{private TextView mExecuteResultTxtView = null;private EditText mExecuteCountEditTxt = null;private Executor mPerformanceExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();private static final int AVERAGE_COUNT = 10;
          @Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState){super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_reflection_performance_layout); mExecuteResultTxtView = (TextView)findViewById(R.id.executeResultTxtId); mExecuteCountEditTxt = (EditText)findViewById(R.id.executeCountEditTxtId); }
          public void onClick(View v){switch(v.getId()){case R.id.executeBtnId:{ execute(); }break;default:{

          }break; } }
          private void execute(){ mExecuteResultTxtView.setText(""); mPerformanceExecutor.execute(new Runnable(){@Overridepublic void run(){long costTime = 0;int executeCount = Integer.parseInt(mExecuteCountEditTxt.getText().toString());long reflectMethodCostTime=0,normalMethodCostTime=0,reflectFieldCostTime=0,normalFieldCostTime=0; updateResultTextView(executeCount + "毫秒耗時(shí)情況測試");for(int index = 0; index < AVERAGE_COUNT; index++){ updateResultTextView("第 " + (index+1) + " 次"); costTime = getNormalCallCostTime(executeCount); reflectMethodCostTime += costTime; updateResultTextView("執(zhí)行直接調(diào)用方法耗時(shí):" + costTime + " 毫秒"); costTime = getReflectCallMethodCostTime(executeCount); normalMethodCostTime += costTime; updateResultTextView("執(zhí)行反射調(diào)用方法耗時(shí):" + costTime + " 毫秒"); costTime = getNormalFieldCostTime(executeCount); reflectFieldCostTime += costTime; updateResultTextView("執(zhí)行普通調(diào)用實(shí)例耗時(shí):" + costTime + " 毫秒"); costTime = getReflectCallFieldCostTime(executeCount); normalFieldCostTime += costTime; updateResultTextView("執(zhí)行反射調(diào)用實(shí)例耗時(shí):" + costTime + " 毫秒"); }
          updateResultTextView("執(zhí)行直接調(diào)用方法平均耗時(shí):" + reflectMethodCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒"); updateResultTextView("執(zhí)行反射調(diào)用方法平均耗時(shí):" + normalMethodCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒"); updateResultTextView("執(zhí)行普通調(diào)用實(shí)例平均耗時(shí):" + reflectFieldCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒"); updateResultTextView("執(zhí)行反射調(diào)用實(shí)例平均耗時(shí):" + normalFieldCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒"); } }); }
          private long getReflectCallMethodCostTime(int count){long startTime = System.currentTimeMillis();for(int index = 0 ; index < count; index++){ ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);try{ Method setmLanguageMethod = programMonkey.getClass().getMethod("setmLanguage", String.class); setmLanguageMethod.setAccessible(true); setmLanguageMethod.invoke(programMonkey, "Java"); }catch(IllegalAccessException e){ e.printStackTrace(); }catch(InvocationTargetException e){ e.printStackTrace(); }catch(NoSuchMethodException e){ e.printStackTrace(); } }
          return System.currentTimeMillis()-startTime; }
          private long getReflectCallFieldCostTime(int count){long startTime = System.currentTimeMillis();for(int index = 0 ; index < count; index++){ ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);try{ Field ageField = programMonkey.getClass().getDeclaredField("mLanguage"); ageField.set(programMonkey, "Java"); }catch(NoSuchFieldException e){ e.printStackTrace(); }catch(IllegalAccessException e){ e.printStackTrace(); } }
          return System.currentTimeMillis()-startTime; }
          private long getNormalCallCostTime(int count){long startTime = System.currentTimeMillis();for(int index = 0 ; index < count; index++){ ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12); programMonkey.setmLanguage("Java"); }
          return System.currentTimeMillis()-startTime; }
          private long getNormalFieldCostTime(int count){long startTime = System.currentTimeMillis();for(int index = 0 ; index < count; index++){ ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12); programMonkey.mLanguage = "Java"; }
          return System.currentTimeMillis()-startTime; }
          private void updateResultTextView(final String content){ ReflectionPerformanceActivity.this.runOnUiThread(new Runnable(){@Overridepublic void run(){ mExecuteResultTxtView.append(content); mExecuteResultTxtView.append("\n"); } }); }}


          測試結(jié)果如下:


          反射性能測試結(jié)果



          測試結(jié)論:
          • 反射的確會導(dǎo)致性能問題;
          • 反射導(dǎo)致的性能問題是否嚴(yán)重跟使用的次數(shù)有關(guān)系,如果控制在100次以內(nèi),基本上沒什么差別,如果調(diào)用次數(shù)超過了100次,性能差異會很明顯;
          • 四種訪問方式,直接訪問實(shí)例的方式效率最高;其次是直接調(diào)用方法的方式,耗時(shí)約為直接調(diào)用實(shí)例的1.4倍;接著是通過反射訪問實(shí)例的方式,耗時(shí)約為直接訪問實(shí)例的3.75倍;最慢的是通過反射訪問方法的方式,耗時(shí)約為直接訪問實(shí)例的6.2倍;


          反射到底慢在哪?

          跟蹤源碼可以發(fā)現(xiàn),四個(gè)方法中都存在實(shí)例化ProgramMonkey的代碼,所以可以排除是這句話導(dǎo)致的不同調(diào)用方式產(chǎn)生的性能差異;通過反射調(diào)用方法中調(diào)用了setAccessible方法,但該方法純粹只是設(shè)置屬性值,不會產(chǎn)生明顯的性能差異;所以最有可能產(chǎn)生性能差異的只有g(shù)etMethod和getDeclaredField、invoke和set方法了,下面分別就這兩組方法進(jìn)行測試,找到具體慢在哪?

          首先測試invoke和set方法,修改getReflectCallMethodCostTime和getReflectCallFieldCostTime方法的代碼如下:

          ? ?

          private long getReflectCallMethodCostTime(int count){long startTime = System.currentTimeMillis();        ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);        Method setmLanguageMethod = null;try{            setmLanguageMethod = programMonkey.getClass().getMethod("setmLanguage", String.class);            setmLanguageMethod.setAccessible(true);        }catch(NoSuchMethodException e){            e.printStackTrace();        }
          for(int index = 0 ; index < count; index++){try{ setmLanguageMethod.invoke(programMonkey, "Java"); }catch(IllegalAccessException e){ e.printStackTrace(); }catch(InvocationTargetException e){ e.printStackTrace(); } }
          return System.currentTimeMillis()-startTime; }
          private long getReflectCallFieldCostTime(int count){long startTime = System.currentTimeMillis(); ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12); Field ageField = null;try{????????????ageField?=?programMonkey.getClass().getDeclaredField("mLanguage");
          }catch(NoSuchFieldException e){ e.printStackTrace();????????}
          for(int index = 0 ; index < count; index++){try{ ageField.set(programMonkey, "Java"); }catch(IllegalAccessException e){ e.printStackTrace(); } }
          return System.currentTimeMillis()-startTime; }


          沿用上面的測試方法,測試結(jié)果如下:


          invoke和set



          修改getReflectCallMethodCostTime和getReflectCallFieldCostTime方法的代碼如下,對getMethod和getDeclaredField進(jìn)行測試:


          private long getReflectCallMethodCostTime(int count){long startTime = System.currentTimeMillis();    ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);
          for(int index = 0 ; index < count; index++){try{ Method setmLanguageMethod = programMonkey.getClass().getMethod("setmLanguage", String.class); }catch(NoSuchMethodException e){ e.printStackTrace(); } }
          return System.currentTimeMillis()-startTime;}
          private long getReflectCallFieldCostTime(int count){long startTime = System.currentTimeMillis(); ProgramMonkey programMonkey = new ProgramMonkey("小明", "男", 12);for(int index = 0 ; index < count; index++){try{ Field ageField = programMonkey.getClass().getDeclaredField("mLanguage"); }catch(NoSuchFieldException e){ e.printStackTrace(); } }
          return System.currentTimeMillis()-startTime;}


          沿用上面的測試方法,測試結(jié)果如下:


          getMethod和getDeclaredField



          測試結(jié)論:
          • getMethod和getDeclaredField方法會比invoke和set方法耗時(shí);
          • 隨著測試數(shù)量級越大,性能差異的比例越趨于穩(wěn)定;

          由于測試的這四個(gè)方法最終調(diào)用的都是native方法,無法進(jìn)一步跟蹤。個(gè)人猜測應(yīng)該是和在程序運(yùn)行時(shí)操作class有關(guān),比如需要判斷是否安全?是否允許這樣操作?入?yún)⑹欠裾_?是否能夠在虛擬機(jī)中找到需要反射的類?主要是這一系列判斷條件導(dǎo)致了反射耗時(shí);也有可能是因?yàn)檎{(diào)用natvie方法,需要使用JNI接口,導(dǎo)致了性能問題(參照Log.java、System.out.println,都是調(diào)用native方法,重復(fù)調(diào)用多次耗時(shí)很明顯)。

          如果避免反射導(dǎo)致的性能問題?

          通過上面的測試可以看出,過多地使用反射,的確會存在性能問題,但如果使用得當(dāng),所謂反射導(dǎo)致性能問題也就不是問題了,關(guān)于反射對性能的影響,參照下面的使用原則,并不會有什么明顯的問題:

          • 不要過于頻繁地使用反射,大量地使用反射會帶來性能問題;
          • 通過反射直接訪問實(shí)例會比訪問方法快很多,所以應(yīng)該優(yōu)先采用訪問實(shí)例的方式。

          后記

          上面的測試并不全面,但在一定程度上能夠反映出反射的確會導(dǎo)致性能問題,也能夠大概知道是哪個(gè)地方導(dǎo)致的問題。如果后面有必要進(jìn)一步測試,我會從下面幾個(gè)方面作進(jìn)一步測試:
          • 測試頻繁調(diào)用native方法是否會有明顯的性能問題;
          • 測試同一個(gè)方法內(nèi),過多的條件判斷是否會有明顯的性能問題;
          • 測試類的復(fù)雜程度是否會對反射的性能有明顯影響。


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