反射如何影响Perm大小？

Question

我理解perm size用于存储元数据，包括字节码、静态内容等。

我的问题是：反射的使用会如何影响perm size？如果有影响的话。我的意思是，如果程序A使用正常的对象运行方式，而程序B则大量使用反射，那么这两个程序的perm size会有什么区别？

- Suraj Chandran

Answer 1

在执行加载新类或内部化字符串的代码时，perm空间将增长。反射类必须被加载，这是确定的。我不确定反射API是否会大量使用内部化字符串，但应该很容易找出。

例如，对于方法getDeclaredMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)，名称参数将被内部化。

以下代码片段将填充perm空间：

Random random = new Random();
while(true){
    try {
        X.class.getDeclaredMethod(toBinaryString(random.nextLong()));
    } catch (Exception e) {
    }
}

alt text http://img4.imageshack.us/img4/9725/permgen.jpg

在实际应用中，这不会有任何区别。

- Thomas Jung

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我认为你看到的是将搜索的名称进行内部化，以便可以在已经内部化的方法名称上使用==。 （并不确定这是一个好主意。）实际上，反射可以创建类（有时）。 - Tom Hawtin - tackline

@Tom，你能举一个通过反射创建类的例子吗？我不是想刁难你，我真的很想知道这些情况，因为我从未见过这样的例子。 - PSpeed

"interned string"... Java 会保留字符串对象的缓存。当一个类被加载时，该类定义中的字符串（引用其他类名、类使用的字符串常量等）将被添加到 intern 缓存中。String.intern() 是直接访问此缓存的方法。该方法的 javadocs 进一步解释了这一点。 - PSpeed

上面的片段会占用perm空间，因为Class.getDeclaredMethod()在方法搜索期间将传递的字符串intern()。这对于正常使用来说是可以接受的，并允许它们在内部使用== ...但在像上面那样调用大量错误方法名称的退化情况中，它会用大量垃圾填充intern缓存。 - PSpeed

Jaxb问题本身似乎很重要，但与反射无关。我从未经常使用Jaxb，因此无法评论他们为什么会这样做，但有许多缓存访问的策略。您引用的链接表明，原帖发布者通过不断重新初始化整个环境来错误地使用了Jaxb。 - PSpeed

Answer 2

我不完全确定我理解了这个问题，但Java类已经包含了执行反射所需的一切。一个.class文件不会根据它的使用方式而改变。

编辑1：提供一些更具体的示例，以更好地区分我们所讨论的“反射”类型。

示例：

class Foo {
    public void bar() {
        System.out.println( "Hello, world." );
    }
}

// Conventional calling
Foo f = new Foo();
foo.bar();

// Reflection based callling
Class fooClass = Class.forName( "Foo" );
Method m = fooClass.getMethod( "bar", null );
Object f = fooClass.newInstance();
m.invoke( m, null );     

在传统的调用情况下，将加载Foo.class及其所有直接类依赖项。bar将被执行。字符串“Foo”和“bar”已作为字节码在运行时使用字符串来解析类和方法而被interned为调用类的一部分。（实际上，“bar”将是完整的方法签名，因此比“bar”更长）

在反射情况下，完全相同的事情发生。唯一额外加载的类是Method.class。这应该是perm大小的唯一影响。

后一种情况具有性能影响。方法查找相对昂贵，因此建议尽可能缓存Method对象。调用的额外方法调用具有轻微的性能影响，因为它是额外的方法调用。Hotspot将难以通过此调用进行优化...至少比正常情况更难。JITing完全相同。

编辑2：注意一些额外的对象在反射期间加载...

java.lang.Class将在访问时创建并缓存Method对象（或Field对象等）。这些被缓存在SoftReference中，因此如果内存使用需要，它们将被回收。

但是，这些对象的初始化意味着VM可能会加载其他interned字符串以支持创建这些Method对象。我猜测这些字符串可能已经是反射类的常量池的一部分，但也有可能不是。无论哪种方式，每个方法每个类，每个字段每个类，都是单次命中。访问方法，您将至少获得所有这些方法的名称interned。访问字段，您将获得这些字段的名称interned。

- PSpeed

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类可以通过反射实现动态生成，以实现快速访问。 - Tom Hawtin - tackline

请问有参考资料吗？我经常使用反射（真的...非常频繁），但从未见过因此而生成单个类。第三方库可能会执行一些操作，动态代理肯定会生成运行时类。但仅仅调用类/对象上的方法不应该生成类。 - PSpeed

@PSpeed，请查看以下链接：https://jaxb.dev.java.net/issues/show_bug.cgi?id=581 - Suraj Chandran

@Tom...你能给个例子吗？那正是我正在寻找的！ - Suraj Chandran

Answer 3

反射可以生成类，具体取决于实现方式。例如，在编译为字节码之前，您可能需要使用反射工件数千次。

一如既往的建议是：在实际情况下对您的代码进行分析。

- Tom Hawtin - tackline

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你是指上面的“本地代码”吗？这些类已经是字节码了。Hotspot在通过反射调用时优化会有困难，但JIT的行为是相同的。 - PSpeed

不，我指的是字节码。显然，在使用HotSpot后，字节码将被编译为本机代码。可以通过从对象开头找到偏移量并添加来读取字段。它们也可以通过编写读取这些字段的字节码（忽略访问权限）来读取。在Sun JRE中会发生类似的事情，但我忘记了细节。 - Tom Hawtin - tackline

+1：只需激活GC日志并检查System.out - [卸载类sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1403] [卸载类sun.reflect.GeneratedConstructorAccessor446] [卸载类sun.reflect.GeneratedMethodAccessor562] - 这些是反射实现生成的。 - fglez

Answer 4

第一个答案基本上是正确的 - 无论是正常加载类还是通过反射加载，都没有什么区别。无论哪种方式，都会被加载。我不知道任何关于字符串常量池方面的区别。

我想有一个更间接的影响：使用反射，你可能会导致较少的类被加载。假设你有一些代码根据某个参数加载100个类中的其中一个。如果没有使用反射，你需要导入所有100个类并实例化其中一个。

使用反射，只有1个类会被加载。没有使用反射，在此代码加载的时候，所有100个导入的类都会被加载，因为它们都被引用。因此，更多的类会被加载到perm空间中。

但这是一个有点牵强的例子。除非它真正描述了你的情况，否则你几乎不会注意到任何区别。也就是说，直到你确定它不是微不足道的，不要让它影响你的设计决策。

- Sean Owen