反射技巧让你的性能提升N倍

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在之前的文章和视频中我们拆分了不同的场景对比反射的性能。

在之前的文章中提到了一个提升性能非常重要的点,将 Accessible 设置 true 反射速度会进一步提升,如果单看一个程序,可能这点性能微不足道,但是如果放在一个大的复杂的工程下面,运行在大量的低端机下,一行代码提升的性能,可能比你写 100 行代码提升的性能更加显著。

而今天这篇文章从源码的角度分析一下 isAccessible() 方法的作用,为什么将 Accessible 设置为 true 可以提升性能,在开始分析之前,我们先写一段代码。

  • 声明一个普通类,里面有个 public 方法 getName()private 方法 getAddress()

``` class Person { public fun getName(): String { return "I am DHL" }

private fun getAddress(): String {
    return "BJ"
}

} ```

  • 通过反射获取 getName()getAddress() 方法,花 3 秒钟思考一下,下面的代码输出的结果

``` // public 方法 val method1 = Person::class.declaredFunctions.find { it.name == "getName" } println("access = ${method1?.isAccessible}")

// private 方法 val method2 = Person::class.declaredFunctions.find { it.name == "getAddress" } println("access = ${method2?.isAccessible}") ```

无论是调用 public getName() 方法还是调用 private getAddress() 方法,最后输出的结果都为 false,通过这个例子也间接说明了 isAccessible() 方法并不是用来表示访问权限的。

当我们通过反射调用 private 方法时,都需要执行 setAccessible() 方法设置为 true, 否者会抛出下面的异常。

java.lang.IllegalAccessException: can not access a member of class com.hi.dhl.demo.reflect.Person

如果通过反射调用 public 方法,不设置 Accessibletrue,也可以正常调用,所以有很多小伙伴认为 isAccessible() 方法用来表示访问权限,其实这种理解是错误的。

我们一起来看一下源码是如何解释的,方法 isAccessible() 位于 AccessibleObject 类中。

``` public class AccessibleObject implements AnnotatedElement { ...... // NOTE: for security purposes, this field must not be visible boolean override;

public boolean isAccessible() {
    return override;
}

public void setAccessible(boolean flag) throws SecurityException {
   ......
}
......

} ```

AccessibleObjectFieldMethodConstructor 的父类,调用 isAccessible() 返回 override 的值,而字段 override 主要判断是否要进行安全检查。

字段 overrideAccessibleObject 子类当中使用,所以我们一起来看一下它的子类 Method

public Object invoke(Object obj, Object... args){ // 是否要进行安全检查 if (!override) { // 进行快速验证是否是 Public 方法 if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) { // 返回调用这个方法的 Class Class<?> caller = Reflection.getCallerClass(); // 做权限访问的校验,缓存调用这个方法的 Class,避免下次在做检查 checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers); } } ...... return ma.invoke(obj, args); }

字段 override 提供给子类去重写,它的值决定了是否要进行安全检查,如果要进行安全检查,则会执行 quickCheckMemberAccess() 快速验证是否是 Public 方法,避免调用 getCallerClass()

  • 如果是 Public 方法,避免做安全检查,所以我们在代码中不调用 setAccessible(true) 方法,也不会抛出异常
  • 如果不是 Public 方法则会调用 getCallerClass() 获取调用这个方法的 Class,执行 checkAccess() 方法进行安全检查。

``` // it is necessary to perform somewhat expensive security checks. // A more complicated security check cache is needed for Method and Field // The cache can be either null (empty cache) volatile Object securityCheckCache; // 缓存调用这个方法的 Class

void checkAccess(Class<?> caller, Class<?> clazz, Object obj, int modifiers){ ...... Object cache = securityCheckCache; // read volatile

if(cache == 调用这个方法的 Class){
    return;     // ACCESS IS OK
}

slowCheckMemberAccess(caller, clazz, obj, modifiers, targetClass);
......

}

void slowCheckMemberAccess(Class<?> caller, Class<?> clazz, Object obj, int modifiers,Class<?> targetClass){ Reflection.ensureMemberAccess(caller, clazz, obj, modifiers); Object cache = 调用这个方法的 Class securityCheckCache = cache; // 缓存调用这个方法的 Class } ```

源码中注释也说明了,如果要进行安全检查那么它的代价是非常昂贵的,所以用变量 securityCheckCache 缓存调用这个方法的 Class。如果下次使用相同的 Class,就不需要在做安全检查,但是这个缓存有个缺陷,如果换一个调用这个方法的 Class,需要再次做安全检查,并且会覆盖之前的缓存结果。

如果要在运行时修改属性或者调用某个方法时,都要进行安全检查,而安全检查是非常消耗资源的,所以 JDK 提供了一个 setAccessible() 方法,可以绕过安全检查,让开发者自己来决定是否要避开安全检查。

因为反射本身是非常慢的,如果能够避免安全检查,可以进一步提升性能,在之前的文章 揭秘反射真的很耗时吗,射 10 万次耗时多久,针对不同场景,分别测试了反射前后以及关闭安全检查的耗时。

| | 正常调用 | 反射 | 反射优化后 | 反射优化后关掉安全检查 | | --- | --- | --- | --- | --- | | 创建对象 | 0.578 ms/op| 4.710 ms/op | 1.018 ms/op | 0.943 ms/op | | 方法调用 | 0.422 ms/op | 10.533 ms/op | 0.844 ms/op | 0.687 ms/op | | 属性调用 | 0.241 ms/op | 12.432 ms/op | 1.362 ms/op | 1.202 ms/op | | 伴生对象 | 0.470 ms/op | 5.661 ms/op | 0.840 ms/op | 0.702 ms/op |

从测试结果可以看出来,执行 setAccessible() 方法,设置为 true 关掉安全检查之后,反射速度得到了进一步的提升,更接近于正常调用。

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