作者：張明云

反射具體是怎么影響性能的？這引起了我的反思。

是啊，在闡述某個觀點時確實有必要說明原因，并且證明這個觀點是對的，雖然反射影響性能人盡皆知，我曾經也真的研究過反射是否存在性能問題，但并沒有在寫文章的時候詳細說明。

這讓我想到網上很多信息只會告訴你結論，并不會說明原因，導致很多學到的東西都是死記硬背，而不是真正掌握，別人一問或者自己親身遇到同樣的問題時，傻眼了。

反射真的存在性能問題嗎？

還是使用上篇文章的demo，為了放大問題，找到共性，采用逐漸擴大測試次數、每次測試多次取平均值的方式，針對同一個方法分別就直接調用該方法、反射調用該方法、直接調用該方法對應的實例、反射調用該方法對應的實例分別從1-1000000，每隔一個數量級測試一次：

測試代碼如下（Person、ICompany、ProgramMonkey這三個類已在之前的文章中貼出）：

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 + "毫秒耗時情況測試");
                for(int index = 0; index < AVERAGE_COUNT; index++){
                    updateResultTextView("第 " + (index+1) + " 次");
                    costTime = getNormalCallCostTime(executeCount);
                    reflectMethodCostTime += costTime;
                    updateResultTextView("執行直接調用方法耗時：" + costTime + " 毫秒");
                    costTime = getReflectCallMethodCostTime(executeCount);
                    normalMethodCostTime += costTime;
                    updateResultTextView("執行反射調用方法耗時：" + costTime + " 毫秒");
                    costTime = getNormalFieldCostTime(executeCount);
                    reflectFieldCostTime += costTime;
                    updateResultTextView("執行普通調用實例耗時：" + costTime + " 毫秒");
                    costTime = getReflectCallFieldCostTime(executeCount);
                    normalFieldCostTime += costTime;
                    updateResultTextView("執行反射調用實例耗時：" + costTime + " 毫秒");
                }

                updateResultTextView("執行直接調用方法平均耗時：" + reflectMethodCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
                updateResultTextView("執行反射調用方法平均耗時：" + normalMethodCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
                updateResultTextView("執行普通調用實例平均耗時：" + reflectFieldCostTime/AVERAGE_COUNT + " 毫秒");
                updateResultTextView("執行反射調用實例平均耗時：" + 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");
            }
        });
    }
}

測試結果如下：

反射性能測試結果

測試結論：

反射的確會導致性能問題；推薦看下《Java反射是什么？》夠了。
反射導致的性能問題是否嚴重跟使用的次數有關系，如果控制在100次以內，基本上沒什么差別，如果調用次數超過了100次，性能差異會很明顯；
四種訪問方式，直接訪問實例的方式效率最高；其次是直接調用方法的方式，耗時約為直接調用實例的1.4倍；接著是通過反射訪問實例的方式，耗時約為直接訪問實例的3.75倍；最慢的是通過反射訪問方法的方式，耗時約為直接訪問實例的6.2倍；

反射到底慢在哪？

跟蹤源碼可以發現，四個方法中都存在實例化ProgramMonkey的代碼，所以可以排除是這句話導致的不同調用方式產生的性能差異；通過反射調用方法中調用了setAccessible方法，但該方法純粹只是設置屬性值，不會產生明顯的性能差異；所以最有可能產生性能差異的只有getMethod和getDeclaredField、invoke和set方法了，下面分別就這兩組方法進行測試，找到具體慢在哪？

首先測試invoke和set方法，修改getReflectCallMethodCostTime和getReflectCallFieldCostTime方法的代碼如下：

    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;
    }

沿用上面的測試方法，測試結果如下：

invoke和set

修改getReflectCallMethodCostTime和getReflectCallFieldCostTime方法的代碼如下，對getMethod和getDeclaredField進行測試：

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;
}

沿用上面的測試方法，測試結果如下：

getMethod和getDeclaredField

測試結論：

getMethod和getDeclaredField方法會比invoke和set方法耗時；
隨著測試數量級越大，性能差異的比例越趨于穩定；

由于測試的這四個方法最終調用的都是native方法，無法進一步跟蹤。

個人猜測應該是和在程序運行時操作class有關，比如需要判斷是否安全？是否允許這樣操作？入參是否正確？是否能夠在虛擬機中找到需要反射的類？主要是這一系列判斷條件導致了反射耗時；也有可能是因為調用natvie方法，需要使用JNI接口，導致了性能問題（參照Log.java、System.out.println，都是調用native方法，重復調用多次耗時很明顯）。