在編譯時(shí)不知道Java類的最快方法是什么？ Java框架通常會(huì)這樣做。 很多。 它可以直接影響其性能。 因此，讓我們對(duì)不同的方法進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試，例如反射，方法句柄和代碼生成。

用例

假設(shè)我們有一個(gè)簡(jiǎn)單的Person類，其中包含名稱和地址：

public class Person {...public String getName() {...}public Address getAddress() {...}}

并且我們想使用諸如以下的框架：

• XStream ，JAXB或Jackson來(lái)將實(shí)例序列化為XML或JSON。
• JPA /休眠將人員存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
• OptaPlanner分配地址（如果他們是游客或無(wú)家可歸的人）。

這些框架都不了解Person類。 因此，他們不能簡(jiǎn)單地調(diào)用person.getName() ：

// Framework codepublic Object executeGetter(Object object) {// Compilation error: class Person is unknown to the frameworkreturn ((Person) object).getName();}

相反，代碼使用反射，方法句柄或代碼生成。

但是這樣的代碼被稱為很多 ：

• 如果在數(shù)據(jù)庫(kù)中插入1000個(gè)不同的人，則JPA / Hibernate可能會(huì)調(diào)用2000次這樣的代碼：
  • 1000次調(diào)用Person.getName()
• 同樣，如果您用XML或JSON編寫(xiě)1000個(gè)不同的人，則XStream，JAXB或Jackson可能會(huì)進(jìn)行2000次調(diào)用。

顯然，當(dāng)這種代碼每秒被調(diào)用x次時(shí)， 其性能很重要 。

基準(zhǔn)測(cè)試

使用JMH，我在帶有32GB RAM的64位8核Intel i7-4790臺(tái)式機(jī)上的Linux上使用OpenJDK 1.8.0_111運(yùn)行了一組微型基準(zhǔn)測(cè)試。 JMH基準(zhǔn)測(cè)試有3個(gè)分支，5個(gè)1秒的預(yù)熱迭代和1秒的20個(gè)測(cè)量迭代。

該基準(zhǔn)的源代碼位于此GitHub存儲(chǔ)庫(kù)中 。

TL; DR結(jié)果

• Java反射很慢。 （*）
• Java MethodHandles也很慢。 （*）
• 用javax.tools生成的代碼很快。 （*）

（*）在用例中，我以使用的工作量作為基準(zhǔn)。 你的旅費(fèi)可能會(huì)改變。

因此，魔鬼在細(xì)節(jié)中。 讓我們?yōu)g覽一下實(shí)現(xiàn)，以確認(rèn)我應(yīng)用了典型的魔術(shù)技巧（例如setAccessible(true) ）。

實(shí)作

直接訪問(wèn)（基準(zhǔn)）

我使用了一個(gè)普通的person.getName()調(diào)用作為基準(zhǔn)：

public final class MyAccessor {public Object executeGetter(Object object) {return ((Person) object).getName();}}

每次操作大約需要2.7納秒：

Benchmark Mode Cnt Score Error Units =================================================== DirectAccess avgt 60 2.667 ± 0.028 ns/op

直接訪問(wèn)自然是運(yùn)行時(shí)最快的方法，而沒(méi)有引導(dǎo)成本。 但是它在編譯時(shí)導(dǎo)入Person ，因此每個(gè)框架都無(wú)法使用它。

反射

框架在運(yùn)行時(shí)讀取getter的明顯方法是不預(yù)先知道它的方法是通過(guò)Java Reflection：

public final class MyAccessor {private final Method getterMethod;public MyAccessor() {getterMethod = Person.class.getMethod("getName");// Skip Java language access checking during executeGetter()getterMethod.setAccessible(true);}public Object executeGetter(Object bean) {return getterMethod.invoke(bean);}}

添加setAccessible(true)調(diào)用可使這些反射調(diào)用更快，但是即使這樣，每個(gè)調(diào)用也要花費(fèi)5.5納秒。

Benchmark Mode Cnt Score Error Units =================================================== DirectAccess avgt 60 2.667 ± 0.028 ns/op Reflection avgt 60 5.511 ± 0.081 ns/op

反射比直接訪問(wèn)慢106％（大約慢一倍）。 預(yù)熱還需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

這對(duì)我來(lái)說(shuō)不是什么大驚喜，因?yàn)楫?dāng)我使用OptaPlanner在980個(gè)城市中描述（使用抽樣）一個(gè)人為簡(jiǎn)單的旅行商問(wèn)題時(shí)，反射成本像拇指酸痛一樣突出：

方法句柄

Java 7中引入了MethodHandle來(lái)支持invokedynamic指令。 根據(jù)javadoc，它是對(duì)基礎(chǔ)方法的類型化，直接可執(zhí)行的引用。 聽(tīng)起來(lái)很快，對(duì)不對(duì)？

public final class MyAccessor {private final MethodHandle getterMethodHandle;public MyAccessor() {MethodHandle temp = lookup.findVirtual(Person.class, "getName", MethodType.methodType(String.class));temp = temp.asType(temp.type().changeParameterType(0 , Object.class));getterMethodHandle = temp.asType(temp.type().changeReturnType(Object.class));}public Object executeGetter(Object bean) {return getterMethodHandle.invokeExact(bean);}}

不幸的是， MethodHandle甚至比 OpenJDK 8中的反射還要慢 。它每次操作花費(fèi)6.1納秒，因此比直接訪問(wèn)慢132％。

Benchmark Mode Cnt Score Error Units =================================================== DirectAccess avgt 60 2.667 ± 0.028 ns/op Reflection avgt 60 5.511 ± 0.081 ns/op MethodHandle avgt 60 6.188 ± 0.059 ns/op StaticMethodHandle avgt 60 5.481 ± 0.069 ns/op

話雖如此，如果MethodHandle在靜態(tài)字段中，則每次操作只需要5.5納秒，這仍然與反射一樣慢 。 此外，對(duì)于大多數(shù)框架而言，這是無(wú)法使用的。 例如，JPA實(shí)現(xiàn)可能需要反映n類（ Person ， Company ， Order等等）的m getters（ getName() ， getAddress() ， getBirthDate() ，...），因此JPA實(shí)現(xiàn)如何有n * m靜態(tài)字段，在編譯時(shí)不知道n或m ？

我確實(shí)希望MethodHandle在將來(lái)的Java版本中能夠像直接訪問(wèn)一樣快，從而取代對(duì)...的需求。

使用javax.tools.JavaCompiler生成的代碼

在Java中，可以在運(yùn)行時(shí)編譯和運(yùn)行生成的Java代碼。 因此，使用javax.tools.JavaCompiler API，我們可以在運(yùn)行時(shí)生成直接訪問(wèn)代碼：

public abstract class MyAccessor {public static MyAccessor generate() {final String String fullClassName = "x.y.generated.MyAccessorPerson$getName";final String source = "package x.y.generated;\n"+ "public final class MyAccessorPerson$getName extends MyAccessor {\n"+ " public Object executeGetter(Object bean) {\n"+ " return ((Person) object).getName();\n"+ " }\n"+ "}";JavaFileObject fileObject = new ...(fullClassName, source);JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();ClassLoader classLoader = ...;JavaFileManager javaFileManager = new ...(..., classLoader)CompilationTask task = compiler.getTask(..., javaFileManager, ..., singletonList(fileObject));boolean success = task.call();...Class compiledClass = classLoader.loadClass(fullClassName);return compiledClass.newInstance();}// Implemented by the generated subclasspublic abstract Object executeGetter(Object object);}

有關(guān)如何使用javax.tools.JavaCompiler更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)本文或本文的 第2頁(yè) 。 除了javax.tools之外，類似的方法也可以使用ASM或CGLIB，但是這些方法會(huì)推斷出額外的依賴性，并且可能會(huì)產(chǎn)生不同的性能結(jié)果。

無(wú)論如何， 生成的代碼與直接訪問(wèn)一樣快 ：

Benchmark Mode Cnt Score Error Units =================================================== DirectAccess avgt 60 2.667 ± 0.028 ns/op GeneratedCode avgt 60 2.745 ± 0.025 ns/op

因此，當(dāng)我再次在OptaPlanner中運(yùn)行該完全相同的Traveling Salesman問(wèn)題時(shí)，這一次使用代碼生成來(lái)訪問(wèn)計(jì)劃變量， 因此總分計(jì)算速度提高了18％ 。 并且分析（使用采樣）看起來(lái)也更好：

請(qǐng)注意，在正常使用情況下，由于大量CPU需要實(shí)際復(fù)雜的分?jǐn)?shù)計(jì)算，因此性能提升幾乎是無(wú)法檢測(cè)到的...

運(yùn)行時(shí)代碼生成的唯一缺點(diǎn)是，它會(huì)導(dǎo)致可觀的引導(dǎo)成本，特別是如果生成的代碼未進(jìn)行批量編譯時(shí)。 因此，我仍然希望有一天MethodHandles能夠像直接訪問(wèn)一樣快，只是為了避免增加引導(dǎo)成本。

結(jié)論

在此基準(zhǔn)測(cè)試中，反射和MethodHandles的速度是OpenJDK 8中直接訪問(wèn)的兩倍，但是生成的代碼的速度是直接訪問(wèn)的速度。

Benchmark Mode Cnt Score Error Units =================================================== DirectAccess avgt 60 2.667 ± 0.028 ns/op Reflection avgt 60 5.511 ± 0.081 ns/op MethodHandle avgt 60 6.188 ± 0.059 ns/op StaticMethodHandle avgt 60 5.481 ± 0.069 ns/op GeneratedCode avgt 60 2.745 ± 0.025 ns/op

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2018/01/java-reflection-much-faster.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java反射，但速度更快的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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