面试官：为什么大家都说 Java 反射慢，它到底慢在哪？

╰+攻爆jí腚メ 2023-09-23 18:16 139阅读 0赞

反射具体是怎么影响性能的？这引起了我的反思。是啊，在阐述某个观点时确实有必要说明原因，并且证明这个观点是对的，虽然反射影响性能人尽皆知，我曾经也真的研究过反射是否存在性能问题，但并没有在写文章的时候详细说明。

这让我想到网上很多信息只会告诉你结论，并不会说明原因，导致很多学到的东西都是死记硬背，而不是真正掌握，别人一问或者自己亲身遇到同样的问题时，傻眼了。

**反射真的存在性能问题吗？**

为了放大问题，找到共性，采用逐渐扩大测试次数、每次测试多次取平均值的方式，针对同一个方法分别就直接调用该方法、反射调用该方法、直接调用该方法对应的实例、反射调用该方法对应的实例分别从1-1000000，每隔一个数量级测试一次：

测试代码如下（Person、ICompany、ProgramMonkey这三个类已在之前的文章中贴出）：

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 + "毫秒耗时情况测试");  
for(int index = 0; index < AVERAGE\_COUNT; index++)\{  
updateResultTextView("第 " + (index+1) + " 次");  
costTime = getNormalCallCostTime(executeCount);  
reflectMethodCostTime += costTime;  
updateResultTextView("执行直接调用方法耗时：" + costTime + " 毫秒");  
costTime = getReflectCallMethodCostTime(executeCount);  
normalMethodCostTime += costTime;  
updateResultTextView("执行反射调用方法耗时：" + costTime + " 毫秒");  
costTime = getNormalFieldCostTime(executeCount);  
reflectFieldCostTime += costTime;  
updateResultTextView("执行普通调用实例耗时：" + costTime + " 毫秒");  
costTime = getReflectCallFieldCostTime(executeCount);  
normalFieldCostTime += costTime;  
updateResultTextView("执行反射调用实例耗时：" + costTime + " 毫秒");  
\}  
  
updateResultTextView("执行直接调用方法平均耗时：" + reflectMethodCostTime/AVERAGE\_COUNT + " 毫秒");  
updateResultTextView("执行反射调用方法平均耗时：" + normalMethodCostTime/AVERAGE\_COUNT + " 毫秒");  
updateResultTextView("执行普通调用实例平均耗时：" + reflectFieldCostTime/AVERAGE\_COUNT + " 毫秒");  
updateResultTextView("执行反射调用实例平均耗时：" + 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");  
\}  
\});  
\}  
\}

测试结果如下：

![2defba33ce7e4927ed2356a4c2c123dc.jpeg][]

反射性能测试结果

测试结论：

*  反射的确会导致性能问题；
 *  反射导致的性能问题是否严重跟使用的次数有关系，如果控制在100次以内，基本上没什么差别，如果调用次数超过了100次，性能差异会很明显；
 *  四种访问方式，直接访问实例的方式效率最高；其次是直接调用方法的方式，耗时约为直接调用实例的1.4倍；接着是通过反射访问实例的方式，耗时约为直接访问实例的3.75倍；最慢的是通过反射访问方法的方式，耗时约为直接访问实例的6.2倍；

### **反射到底慢在哪？** ###

跟踪源码可以发现，四个方法中都存在实例化ProgramMonkey的代码，所以可以排除是这句话导致的不同调用方式产生的性能差异；通过反射调用方法中调用了setAccessible方法，但该方法纯粹只是设置属性值，不会产生明显的性能差异；所以最有可能产生性能差异的只有getMethod和getDeclaredField、invoke和set方法了，下面分别就这两组方法进行测试，找到具体慢在哪？

首先**测试invoke和set方法**，修改getReflectCallMethodCostTime和getReflectCallFieldCostTime方法的代码如下：

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;  
\}

沿用上面的测试方法，测试结果如下：

![3b1207c3bca7a857be419c298ec27e0d.jpeg][]

invoke和set

修改getReflectCallMethodCostTime和getReflectCallFieldCostTime方法的代码如下，对**getMethod和getDeclaredField进行测试**：

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;  
\}

沿用上面的测试方法，测试结果如下：

![057dd3b71fbda35967fc085eb8b518d6.jpeg][]

getMethod和getDeclaredField

测试结论：

*  getMethod和getDeclaredField方法会比invoke和set方法耗时；
 *  随着测试数量级越大，性能差异的比例越趋于稳定；

由于测试的这四个方法最终调用的都是native方法，无法进一步跟踪。个人猜测应该是和在程序运行时操作class有关，比如需要判断是否安全？是否允许这样操作？入参是否正确？是否能够在虚拟机中找到需要反射的类？

主要是这一系列判断条件导致了反射耗时；也有可能是因为调用natvie方法，需要使用JNI接口，导致了性能问题（参照Log.java、System.out.println，都是调用native方法，重复调用多次耗时很明显）。

### **如果避免反射导致的性能问题？** ###

###  ###

### 通过上面的测试可以看出，过多地使用反射，的确会存在性能问题，但如果使用得当，所谓反射导致性能问题也就不是问题了，关于反射对性能的影响，参照下面的使用原则，并不会有什么明显的问题： ###

*  不要过于频繁地使用反射，大量地使用反射会带来性能问题；
 *  通过反射直接访问实例会比访问方法快很多，所以应该优先采用访问实例的方式。

### **后记** ###

###  ###

### 上面的测试并不全面，但在一定程度上能够反映出反射的确会导致性能问题，也能够大概知道是哪个地方导致的问题。如果后面有必要进一步测试，我会从 ###

下面几个方面作进一步测试：

*  测试频繁调用native方法是否会有明显的性能问题；
 *  测试同一个方法内，过多的条件判断是否会有明显的性能问题；
 *  测试类的复杂程度是否会对反射的性能有明显影响。

[2defba33ce7e4927ed2356a4c2c123dc.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2defba33ce7e4927ed2356a4c2c123dc.jpeg
[3b1207c3bca7a857be419c298ec27e0d.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/3b1207c3bca7a857be419c298ec27e0d.jpeg
[057dd3b71fbda35967fc085eb8b518d6.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/057dd3b71fbda35967fc085eb8b518d6.jpeg