Java反射到底慢在哪？
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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，在闡述某個觀點時確實有必要說明原因，并且證明這個觀點是對的，雖然反射影響性能人盡皆知，我曾經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候詳細說明。這讓我想到網(wǎng)上很多信息只會告訴你結論，并不會說明原因，導致很多學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，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，采用逐漸擴大測試次數(shù)、每次測試多次取平均值的方式，針對同一個方法分別就直接調用該方法、反射調用該方法、直接調用該方法對應的實例、反射調用該方法對應的實例分別從1-1000000，每隔一個數(shù)量級測試一次：
測試代碼如下（Person、ICompany、ProgramMonkey這三個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)行直接調用方法耗時：" + costTime + " 毫秒");
costTime = getReflectCallMethodCostTime(executeCount);
normalMethodCostTime += costTime;
updateResultTextView("執(zhí)行反射調用方法耗時：" + costTime + " 毫秒");
costTime = getNormalFieldCostTime(executeCount);
reflectFieldCostTime += costTime;
updateResultTextView("執(zhí)行普通調用實例耗時：" + costTime + " 毫秒");
costTime = getReflectCallFieldCostTime(executeCount);
normalFieldCostTime += costTime;
updateResultTextView("執(zhí)行反射調用實例耗時：" + costTime + " 毫秒");
}
updateResultTextView("執(zhí)行直接調用方法平均耗時：" + reflectMethodCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
updateResultTextView("執(zhí)行反射調用方法平均耗時：" + normalMethodCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
updateResultTextView("執(zhí)行普通調用實例平均耗時：" + reflectFieldCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
updateResultTextView("執(zhí)行反射調用實例平均耗時：" + 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");
}
});
}
}
測試結果如下：
反射性能測試結果
測試結論：
反射的確會導致性能問題； 反射導致的性能問題是否嚴重跟使用的次數(shù)有關系，如果控制在100次以內，基本上沒什么差別，如果調用次數(shù)超過了100次，性能差異會很明顯； 四種訪問方式，直接訪問實例的方式效率最高；其次是直接調用方法的方式，耗時約為直接調用實例的1.4倍；接著是通過反射訪問實例的方式，耗時約為直接訪問實例的3.75倍；最慢的是通過反射訪問方法的方式，耗時約為直接訪問實例的6.2倍；
反射到底慢在哪？
跟蹤源碼可以發(fā)現(xiàn)，四個方法中都存在實例化ProgramMonkey的代碼，所以可以排除是這句話導致的不同調用方式產生的性能差異；通過反射調用方法中調用了setAccessible方法，但該方法純粹只是設置屬性值，不會產生明顯的性能差異；所以最有可能產生性能差異的只有getMethod和getDeclaredField、invoke和set方法了，下面分別就這兩組方法進行測試，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，測試結果如下：
invoke和set
修改getReflectCallMethodCostTime和getReflectCallFieldCostTime方法的代碼如下，對getMethod和getDeclaredField進行測試：
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，測試結果如下：
getMethod和getDeclaredField
測試結論：
getMethod和getDeclaredField方法會比invoke和set方法耗時； 隨著測試數(shù)量級越大，性能差異的比例越趨于穩(wěn)定；
由于測試的這四個方法最終調用的都是native方法，無法進一步跟蹤。個人猜測應該是和在程序運行時操作class有關，比如需要判斷是否安全？是否允許這樣操作？入?yún)⑹欠裾_？是否能夠在虛擬機中找到需要反射的類？主要是這一系列判斷條件導致了反射耗時；也有可能是因為調用natvie方法，需要使用JNI接口，導致了性能問題（參照Log.java、System.out.println，都是調用native方法，重復調用多次耗時很明顯）。
如果避免反射導致的性能問題？
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，所謂反射導致性能問題也就不是問題了，關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例會比訪問方法快很多，所以應該優(yōu)先采用訪問實例的方式。
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致性能問題，也能夠大概知道是哪個地方導致的問題。如果后面有必要進一步測試，我會從下面幾個方面作進一步測試：
測試頻繁調用native方法是否會有明顯的性能問題； 測試同一個方法內，過多的條件判斷是否會有明顯的性能問題； 測試類的復雜程度是否會對反射的性能有明顯影響。
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