什么是Java反射及性能

本篇內(nèi)容主要講解“什么是Java反射及性能”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“什么是Java反射及性能”吧!

目錄

• 一、準備

• 二、反射調(diào)用流程

• 1.反射的使用

• 2.getMethod 和 getDeclaredMethod區(qū)別

• 三、調(diào)用反射方法

• 四、反射效率低的原因

• 五、反射優(yōu)化

一、準備

注：本案例針對JDK1.8

測試代碼：

【TestRef.java】
public class TestRef {
 
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class<?> clazz = Class.forName("com.allen.commons.entity.CommonTestEntity");
            Object refTest = clazz.newInstance();
            Method method = clazz.getMethod("defaultMethod");
            //Method method1 = clazz.getDeclaredMethod("defaultMethod");
            method.invoke(refTest);
        } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException | NoSuchMethodException | InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
 
    }
}
---------------------------------------------------------------------------------------
【CommonTestEntity.java】
public class CommonTestEntity {
 
    static {
        System.out.println("CommonTestEntity執(zhí)行類加載...");
    }
 
    public CommonTestEntity() {
        System.out.println(this.getClass() + " ｜ CommonTestEntity實例初始化 | " + this.getClass().getClassLoader());
    }
 
    public void defaultMethod() {
        System.out.println("執(zhí)行實例方法：defaultMethod");
    }
}

二、反射調(diào)用流程

1.反射的使用

• 1)創(chuàng)建class對象（類加載，使用當前方法所在類的ClassLoader來加載）

• 2)獲取Method對象（getMethod 和 getDeclaredMethod）

• 3)調(diào)用invoke方法

2.getMethod 和 getDeclaredMethod區(qū)別

getMethod源碼如下：

public Method getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException, SecurityException {
        Objects.requireNonNull(name);
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            // 1. 檢查方法權(quán)限
            checkMemberAccess(sm, Member.PUBLIC, Reflection.getCallerClass(), true);
        }
        // 2. 獲取方法
        Method method = getMethod0(name, parameterTypes);
        if (method == null) {
            throw new NoSuchMethodException(methodToString(name, parameterTypes));
        }
        // 3. 返回方法
        return method;
    }
---------------------------------------------------------------------------------------
public Method getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)
        throws NoSuchMethodException, SecurityException {
        Objects.requireNonNull(name);
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            // 1. 檢查方法是權(quán)限
            checkMemberAccess(sm, Member.DECLARED, Reflection.getCallerClass(), true);
        }
        // 2. 獲取方法
        Method method = searchMethods(privateGetDeclaredMethods(false), name, parameterTypes);
        if (method == null) {
            throw new NoSuchMethodException(methodToString(name, parameterTypes));
        }
        // 3. 返回方法
        return method;
}

獲取方法的流程分三步走：

• a.檢查方法權(quán)限

• b.獲取方法 Method 對象

• c.返回方法

主要有兩個區(qū)別：

1.getMethod 中 checkMemberAccess 傳入的是 Member.PUBLIC，而 getDeclaredMethod 傳入的是 Member.DECLARED 。

代碼中的注釋：

注釋里解釋了 PUBLIC 和 DECLARED 的不同，PUBLIC 會包括所有的 public 方法，包括父類的方法，而 DECLARED 會包括所有自己定義的方法，public，protected，private 都在此，但是不包括父類的方法。

2.getMethod 中獲取方法調(diào)用的是 getMethod0，而 getDeclaredMethod 獲取方法調(diào)用的是 privateGetDeclaredMethods 。privateGetDeclaredMethods 是獲取類自身定義的方法，參數(shù)是 boolean publicOnly，表示是否只獲取公共方法。

privateGetDeclaredMethods 源碼如下：

// Returns an array of "root" methods. These Method objects must NOT
    // be propagated to the outside world, but must instead be copied
    // via ReflectionFactory.copyMethod.
    private Method[] privateGetDeclaredMethods(boolean publicOnly) {
        checkInitted();
        Method[] res;
        ReflectionData<T> rd = reflectionData();
        if (rd != null) {
            res = publicOnly ? rd.declaredPublicMethods : rd.declaredMethods;
            if (res != null) return res;
        }
        // No cached value available; request value from VM
        res = Reflection.filterMethods(this, getDeclaredMethods0(publicOnly));
        if (rd != null) {
            if (publicOnly) {
                rd.declaredPublicMethods = res;
            } else {
                rd.declaredMethods = res;
            }
        }
        return res;
    }

①relectionData 通過緩存獲取

②如果緩存沒有命中的話，通過 getDeclaredMethods0 獲取方法

getMethod0源碼如下：

private Method getMethod0(String name, Class<?>[] parameterTypes, boolean includeStaticMethods) {
        MethodArray interfaceCandidates = new MethodArray(2);
        Method res =  privateGetMethodRecursive(name, parameterTypes, includeStaticMethods, interfaceCandidates);
        if (res != null)
            return res;
 
        // Not found on class or superclass directly
        interfaceCandidates.removeLessSpecifics();
        return interfaceCandidates.getFirst(); // may be null
    }

其中privateGetMethodRecursive方法中也會調(diào)用到privateGetDeclaredMethods方法和searchMethods方法

3.getMethod 方法流程

4.getDeclaredMethod方法流程

三、調(diào)用反射方法

invoke源碼：

class Method {
    public Object invoke(Object obj, Object... args)
        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
           InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
            // 1. 檢查權(quán)限
            checkAccess(caller, clazz,
                        Modifier.isStatic(modifiers) ? null : obj.getClass(),
                        modifiers);
        }
        // 2. 獲取 MethodAccessor
        MethodAccessor ma = methodAccessor;             // read volatile
        if (ma == null) {
            // 創(chuàng)建 MethodAccessor
            ma = acquireMethodAccessor();
        }
        // 3. 調(diào)用 MethodAccessor.invoke
        return ma.invoke(obj, args);
    }
}

Method.invoke()實際上并不是自己實現(xiàn)的反射調(diào)用邏輯，而是委托給sun.reflect.MethodAccessor來處理。

每個實際的Java方法只有一個對應(yīng)的Method對象作為root（實質(zhì)上就是Method類的一個成員變量）。每次在通過反射獲取Method對象時新創(chuàng)建Method對象把root封裝起來。在第一次調(diào)用一個實際Java方法對應(yīng)得Method對象的invoke()方法之前，實現(xiàn)調(diào)用邏輯的MethodAccessor對象是第一次調(diào)用時才會新建并更新給root，然后調(diào)用MethodAccessor.invoke()真正完成反射調(diào)用。

MethodAccessor只是單方法接口，其invoke()方法與Method.invoke()的對應(yīng)。創(chuàng)建MethodAccessor實例的是ReflectionFactory。

MethodAccessor實現(xiàn)有兩個版本，一個是Java實現(xiàn)的，另一個是native code實現(xiàn)的。

Java 版本的 MethodAccessorImpl 調(diào)用效率比 Native 版本要快 20 倍以上，但是 Java 版本加載時要比 Native 多消耗 3-4 倍資源，所以默認會調(diào)用 Native 版本，如果調(diào)用次數(shù)超過 15 次以后，就會選擇運行效率更高的 Java 版本。

Native版本中的閾值（靜態(tài)常量）

四、反射效率低的原因

1.Method#invoke 方法會對參數(shù)做封裝和解封操作

我們可以看到，invoke 方法的參數(shù)是 Object[] 類型，也就是說，如果方法參數(shù)是簡單類型（8中基本數(shù)據(jù)類型）的話，需要在此轉(zhuǎn)化成 Object 類型，例如 long ,在 javac compile 的時候 用了Long.valueOf() 轉(zhuǎn)型，也就大量了生成了Long 的 Object, 同時 傳入的參數(shù)是Object[]數(shù)值,那還需要額外封裝object數(shù)組。

而在上面 MethodAccessorGenerator#emitInvoke 方法里我們看到，生成的字節(jié)碼時，會把參數(shù)數(shù)組拆解開來，把參數(shù)恢復(fù)到?jīng)]有被 Object[] 包裝前的樣子，同時還要對參數(shù)做校驗，這里就涉及到了解封操作。

因此，在反射調(diào)用的時候，因為封裝和解封，產(chǎn)生了額外的不必要的內(nèi)存浪費，當調(diào)用次數(shù)達到一定量的時候，還會導(dǎo)致 GC。

2.需要檢查方法可見性

checkAccess方法

3.需要遍歷方法并校驗參數(shù)

PrivateGetMethodRecursive中的searhMethod

4.JIT 無法優(yōu)化

在 JavaDoc 中提到：

Because reflection involves types that are dynamically resolved, certain Java virtual machine optimizations can not be performed. Consequently, reflective operations have slower performance than their non-reflective counterparts, and should be avoided in sections of code which are called frequently in performance-sensitive applications.

五、反射優(yōu)化

1.（網(wǎng)上看到）盡量不要getMethods()后再遍歷篩選，而直接用getMethod(methodName)來根據(jù)方法名獲取方法

但是在源碼中獲取方法的時候，在searchMethods方法中，其實也是采用遍歷所有方法的方式。但是相比getMethod，getDeclaredMethod遍歷的方法數(shù)量相對較少，因為不包含父類的方法。

2.緩存class對象

a)Class.forName性能比較差

b)如上所述，在獲取具體方法時，每次都要調(diào)用native方法獲取方法列表并遍歷列表，判斷入?yún)㈩愋秃头祷仡愋汀⒎瓷涞玫降?code>method/field/constructor對象做緩存，將極大的提高性能。

3.涉及動態(tài)代理的：在實際使用中，CGLIB和Javassist基于動態(tài)代碼的代理實現(xiàn)，性能要優(yōu)于JDK自帶的動態(tài)代理

JDK自帶的動態(tài)代理是基于接口的動態(tài)代理，相比較直接的反射操作，性能還是高很多，因為接口實例相關(guān)元數(shù)據(jù)在靜態(tài)代碼塊中創(chuàng)建并且已經(jīng)緩存在類成員屬性中，在運行期間是直接調(diào)用，沒有額外的反射開銷。

4.使用ReflectASM，通過生成字節(jié)碼的方式加快反射（使用難度大）

到此，相信大家對“什么是Java反射及性能”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進入相關(guān)頻道進行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學習！