Java反射到底慢在哪？
作者：佚名
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。
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、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("執行直接調用方法耗時：" + costTime + " 毫秒");
- costTime = getReflectCallMethodCostTime(executeCount);
- normalMethodCostTime += costTime;
- updateResultTextView("執行反射調用方法耗時：" + costTime + " 毫秒");
- costTime = getNormalFieldCostTime(executeCount);
- reflectFieldCostTime += costTime;
- updateResultTextView("執行普通調用實例耗時：" + costTime + " 毫秒");
- costTime = getReflectCallFieldCostTime(executeCount);
- normalFieldCostTime += costTime;
- updateResultTextView("執行反射調用實例耗時：" + costTime + " 毫秒");
- }
- updateResultTextView("執行直接調用方法平均耗時：" + reflectMethodCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
- updateResultTextView("執行反射調用方法平均耗時：" + normalMethodCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
- updateResultTextView("執行普通調用實例平均耗時：" + reflectFieldCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
- updateResultTextView("執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？
跟蹤源碼可以發現，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；
- 隨著測試數量級越大，性能差異的比例越趨于穩定；
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？入參是否正確？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
責任編輯：龐桂玉
來源：
Java編程
