Java反射性能优化方案

在我们实际开发中,如果你经常造轮子,可能免不了去使用反射。反射,可以在运行期间动态执行访问类,方法及字段,会大大提高框架的灵活性,但,反射的性能一直是被诟病的。

那么,如果我们必须需要在运行期间去访问对应的方法怎么办呢?这里简单讲讲个人在近几年总结出来的几点经验。

1、缓存访问的对象,适当时候可使用内省代替

以反射调用方法为例,尽量不要每次去查找Method对象,可以通过一个Map把Method对象缓存起来,因为查找Method对象很消耗性能,但即使这样,和方法直接调用比可能还是相差了5倍以上性能。
如果你是访问字段的get/set方法,使用内省去查找Method对象性能可能会更好,但需要注意的是,使用内省访问boolean字段的get/set方法可能有点问题。

注意:内省只是查找Method会更快,但执行Method方法还是通过反射!!!

优点:简单粗暴,如果对性能没有太高要求可以优先使用此方案。

缺点:性能不如原生的快,如果是在很大的循环中执行,性能会和原生明显产生差异。

2、接口优先于反射

对于某些场景下,我们完全通过可以通过接口解决问题。这里我们有个设计原则,就是接口优先反射,接口可以让我们在运行期间方法直接调用,无反射开销。性能肯定是最大的。

使用场景诸如:回调方法,获取传入对象某个标志属性等等。

优点:性能和原生调用无差异,一般不会有性能瓶颈,并且拥有编译期检查的好处。

缺点:仅适用于部分场景,不适用于大规模使用的场景,例如,如果我要编写一个orm框架,使用此方案去实现一个orm框架是非常不靠谱的。

3、属性访问器

在某些大牛写的orm框架中,我们或者可以看到属性访问器的身影,他基于Java8函数式编程。

简单来说,将一个实体类中的属性和get,set方法通过Lambda表达式的方式包装到一个Map当中。美中不足的是,这个Map可能需要用户自己去构建。然后框架在调用对应的get.set的时候直接通过Map中去获取对应的lambda表达式,然后去执行。

优点:性能和原生调用无差异,一般性能也不太有太大瓶颈。

缺点:用户需要编写的代码更多,并且可以称之为垃圾代码。即便你可以通过代码生成器来开发。

4、使用字节码技术

这个可以说是杀手锏了,也是主流框架中常用的技术。他的工作原理是:使用诸如javassist类似框架,动态生成一个类,通过classLoader机制,动态载入jvm内存中,然后再利用java的多态机制,通过接口或是抽象类的方式去调用这个被jvm载入内存中的类,也是无开销,完全清除了反射代码的存在。

在我们常用的框架中,有fastjson、orika等等这类的框架使用的都是字节码技术去实现的。

假如我们要编写一个orm框架,通过javassist动态编写一个类,他可以将一个ResultSet对象每一行转换成一个具体对象,这其实是一个非常具有挑战的事,我们可能需要经过大量的测试才能让这个框架稳定。这里推荐一个框架,那就是
ReflectASM,他就是基于这个原理实现,可以方便的获取实体类的get/set方法,具体使用可以在github中看到:https://github.com/EsotericSoftware/reflectasm

当然,如果你能自己动态编写出这个类出来,性能肯定会比ReflectASM要好,因为ReflectASM每次还会通过索引去取对应的方法。但对应大多情况而言,ReflectASM足以满足我们的需要了。

优点:性能接近于原生,适用于复杂场景,并且很灵活。
缺点:对编码人员能力素质方面要求比较高。

建议在性能要求高的时候再考虑使用此方案。

5、魔法类:sun.misc.Unsafe

他是java中一大魔法类,类似于C语言中的指针,这里不做具体介绍其用法 ,大家如果有兴趣可以上网找找,会有很多资料,这里就不一一搬运。本文主要讲解反射必须的解决思路。

他可以直接去在内存中进行操作,不受访问修饰符的控制,甚至于可以绕过构造方法去创建对象,CAS底层主要依赖此功能实现。但是他是一把双刃剑,用的好的人,可以创造出卓越的性能。

一定要注意:他正和他的名字一样,Unsafe,是不安全的,他的所有操作是不受Jvm管理的,容易oom,需要自己手动回收资源,gc不会自动去回收。

优点:可以绕过jvm为所欲为,没有什么不可以,性能甚至高于原生代码。
缺点:对编码人员有极高的能力方面要求,并且加大维护成本。

结语

以上我要说的,都是必须要用反射情况下的解决方案,切忌,能不用反射的一定不要用反射。如果本人说的不全,欢迎楼下补充,大家一起学习进步。

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