Java中的反射到底哪里慢
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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(duì)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(huì)告訴你結(jié)論，并不會(huì)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(cè)試次數(shù)、每次測(cè)試多次取平均值的方式，針對(duì)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(duì)應(yīng)的實(shí)例、反射調(diào)用該方法對(duì)應(yīng)的實(shí)例分別從1-1000000，每隔一個(gè)數(shù)量級(jí)測(cè)試一次：
測(cè)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;
@Override
protected 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(){
@Override
public 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(cè)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(){
@Override
public void run(){
mExecuteResultTxtView.append(content);
mExecuteResultTxtView.append("\n");
}
});
}
}
測(cè)試結(jié)果如下：
反射性能測(cè)試結(jié)果
測(cè)試結(jié)論：
反射的確會(huì)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(huì)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(huì)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(cè)試，找到具體慢在哪？
首先測(cè)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(cè)試方法，測(cè)試結(jié)果如下：
invoke和set
修改getReflectCallMethodCostTime和getReflectCallFieldCostTime方法的代碼如下，對(duì)getMethod和getDeclaredField進(jìn)行測(cè)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(cè)試方法，測(cè)試結(jié)果如下：
getMethod和getDeclaredField
測(cè)試結(jié)論：
getMethod和getDeclaredField方法會(huì)比invoke和set方法耗時(shí)； 隨著測(cè)試數(shù)量級(jí)越大，性能差異的比例越趨于穩(wěn)定；
由于測(cè)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(cè)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(cè)試可以看出，過多地使用反射，的確會(huì)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(duì)性能的影響，參照下面的使用原則，并不會(huì)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(huì)帶來性能問題； 通過反射直接訪問實(shí)例會(huì)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(cè)試并不全面，但在一定程度上能夠反映出反射的確會(huì)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(cè)試，我會(huì)從下面幾個(gè)方面作進(jìn)一步測(cè)試：
測(cè)試頻繁調(diào)用native方法是否會(huì)有明顯的性能問題； 測(cè)試同一個(gè)方法內(nèi)，過多的條件判斷是否會(huì)有明顯的性能問題； 測(cè)試類的復(fù)雜程度是否會(huì)對(duì)反射的性能有明顯影響。