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。

• 文字版： 侧重于细节上的知识点更多、更加详细，​​揭秘反射真的很耗时吗，射 10 万次耗时多久​​
• 视频版： 通过动画展示讲解，更加的清楚、直观，​​视频版本 bilibili 地址: b23.tv/Hprua24​​

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()​​​ 和 ​​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()​​​ 和 ​​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 ​​Accessible​​​ 为 ​​true​​​，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 {
       ......
    }
    ......
}

​​AccessibleObject​​​ 是 ​​Field​​​ 、 ​​Method​​​ 、 ​​Constructor​​​ 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 ​​override​​​ 在 ​​AccessibleObject​​​ 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。

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。

全文到这里就结束了，感谢你的阅读，坚持原创不易，欢迎、点赞、分享给身边的小伙伴，我会持续分享原创干货！！！

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