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为什么总说Java的反射效率低?

架构师方木 977

前言:

此时小伙伴们对“反射和asm”大致比较讲究,姐妹们都需要知道一些“反射和asm”的相关资讯。那么小编同时在网摘上收集了一些有关“反射和asm””的相关文章,希望大家能喜欢,各位老铁们快快来学习一下吧!

大家好,我是方木

前言

动态代理分为两种,JDK动态代理和spring里边使用的Cglib动态代理。分别使用的是interface和子类继承的思路来对委托类进行wrap生成代理类。

一直据说由于JDK动态代理使用的是反射的方式对委托类的方法进行调用,性能低,而cglib使用的是字节码修改的方式,性能高。

本篇就尝试搞清楚低为什么低,而高为什么高。

以下分析环境所用的jdk版本:

java version "1.8.0_202"Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_202-b08)Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.202-b08, mixed mode)

java反射:

动态化的调用使得JIT编译优化没法做newInstance创建Object,getDeclareMethodMethod.invoke()耗时

ASM,Cglib:

可以直接生成class文件或在class load之前修改class文件

修改class文件 -> 生成$Proxy类 -> load到jvm,这样一个过程,所以第一次会慢一些,但一旦载入jvm之后,就跟普通的Java类一样了,对象的方法调用也是可以被JIT优化的了。

避免大量循环使用反射调用,但如果跟JDBC这种SQL调用一起,那么反射的性能损耗基本可以忽略不记了。

比较Java反射与普通对象方法调用的性能

我们用一个例子来比较一下普通对象方法调用、java反射、基于字节码修改的reflectAsm反射,这几种方法调用方式的性能差别。

import com.esotericsoftware.reflectasm.MethodAccess;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;import java.lang.reflect.Method;/** * java反射性能测试 * */@Slf4jpublic class ReflectTest {    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, InstantiationException {        long start , end;        int tenMillion = 10000000;        //1、普通new对象,调用方法        DummyObject obj = new DummyObject();        start = System.currentTimeMillis();        for(int i=0; i<tenMillion; i++){            obj.setValue(i);        }        log.info("普通对象方法调用耗时{}ms" , System.currentTimeMillis() - start);        log.info("value = {}", obj.getValue());        //2、使用反射,method.invoke调用方法        Class clazz = Class.forName("com.wangan.springbootone.aop.ReflectTest$DummyObject");        Class[] argsType = new Class[1];        argsType[0] = int.class;        Method method = clazz.getDeclaredMethod("setValue", argsType);        DummyObject dummyObject = (DummyObject) clazz.newInstance();        start = System.currentTimeMillis();        for(int i=0; i<tenMillion; i++){            method.invoke(dummyObject, i);        }        log.info("反射方法invoke调用耗时{}ms" , System.currentTimeMillis() - start);        log.info("value = {}", dummyObject.getValue());        //3、反射调用,getDeclaredMethod + invoke耗时        start = System.currentTimeMillis();        for(int i=0; i<tenMillion; i++){            method = clazz.getDeclaredMethod("setValue", argsType); //比较耗时            method.invoke(dummyObject, i);        }        log.info("反射方法getDeclaredMethod + invoke调用耗时{}ms" , System.currentTimeMillis() - start);        log.info("value = {}", dummyObject.getValue());        //4、使用reflectAsm高性能反射库invoke调用        MethodAccess methodAccess = MethodAccess.get(DummyObject.class);        int index = methodAccess.getIndex("setValue");        start = System.currentTimeMillis();        for(int i=0; i<tenMillion; i++){            methodAccess.invoke(dummyObject, index, i);        }        log.info("使用reflectasm的invoke调用耗时{}ms" , System.currentTimeMillis() - start);        log.info("value = {}", dummyObject.getValue());    }    public static class DummyObject{        private int value;        public void setValue(int v){            value = v;        }        public int getValue(){            return value;        }    }}

输出:

11:35:58.720 [main] INFO com.wangan.springbootone.aop.ReflectTest - 普通对象方法调用耗时4ms11:35:58.787 [main] INFO com.wangan.springbootone.aop.ReflectTest - 反射方法invoke调用耗时62ms11:35:59.913 [main] INFO com.wangan.springbootone.aop.ReflectTest - 反射方法getDeclaredMethod + invoke调用耗时1126ms11:35:59.991 [main] INFO com.wangan.springbootone.aop.ReflectTest - 使用reflectasm的invoke调用耗时61ms

对一个DummyObject的set方法调用1千万次,普通方法耗时仅4ms,java反射方法只method.invoke的话是62ms,使用reflectasm的invoke耗时接近、61ms, 最慢的是java反射class.getDeclaredMethod + method.invoke、需要1126ms

我们可以得出几个阶段性结论:

普通对象方法调用最快如果仅测试method.invoke的话,那么java自己的反射方法调用跟reflectasm的invoke性能差不多所谓java反射性能不行,实际上我们看是慢在getDeclaredMethod上,也就是根据Class对象到方法区里边查找类的方法定义的过程,找到方法定义之后真正method.invoke方法调用其实不算很慢getDeclaredMethod非常慢、差300倍了,method.invoke跟普通的对象方法调用相比也慢了10几倍差1个数量级的样子。

尝试分析一波原因

Class.getDeclaredMethod方法:

@CallerSensitivepublic Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)    throws NoSuchMethodException, SecurityException {    //接入校验    checkMemberAccess(Member.DECLARED, Reflection.getCallerClass(), true);    //方法查找    Method method = searchMethods(privateGetDeclaredMethods(false), name, parameterTypes);    if (method == null) {        throw new NoSuchMethodException(getName() + "." + name + argumentTypesToString(parameterTypes));    }    return method;}

checkMemberAccess校验方法是否允许调用,可见性检查。

privateGetDeclaredMethods方法查找先尝试取缓存,没找到就调用getDeclaredMethods0这个native方法,request value from VM 。使用缓存,这个JNI调用是个相对耗时的操作。

Method.invoke方法:

@CallerSensitivepublic Object invoke(Object obj, Object... args)    throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,       InvocationTargetException{    if (!override) { //参数校验        if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {            Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();            checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);        }    }    MethodAccessor ma = methodAccessor;             // read volatile    if (ma == null) {        ma = acquireMethodAccessor();    }    return ma.invoke(obj, args);}

MethodAccessor的实现有java版本和native版本

public MethodAccessor newMethodAccessor(Method var1) {    checkInitted();    if (noInflation && !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(var1.getDeclaringClass())) {        // 这里返回的是MethodAccessorImpl        return (new MethodAccessorGenerator()).generateMethod(var1.getDeclaringClass(), var1.getName(), var1.getParameterTypes(), var1.getReturnType(), var1.getExceptionTypes(), var1.getModifiers());    } else {        //否则使用NativeMethodAccessorImpl        NativeMethodAccessorImpl var2 = new NativeMethodAccessorImpl(var1);        DelegatingMethodAccessorImpl var3 = new DelegatingMethodAccessorImpl(var2);        var2.setParent(var3);        return var3;    }}
//反射调用超过这个次数则使用MethodAccessorImpl,否则默认使用NativeMethodAccessorImplinflationThreshold = 15; 
Java 反射效率低主要原因Method#invoke 方法会对参数做封装和解封操作需要检查方法可见性需要校验参数反射方法难以内联JIT 无法优化请求jvm去查找其方法区中的方法定义,需要使用jni、开销相对比较大。

所以cglib使用了FastClass机制来索引类的方法调用。也能实现Java反射的"运行时动态方法调用"的功能。

来源:

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标签: #反射和asm #java反射效率