Java反射：方法调用比字段快？

Question

我正在进行一些代码微基准测试（请友善对待），并遇到了这个谜题：使用反射读取字段时，调用getter方法比读取Field更快。

简单的测试类：

private static final class Foo {
    public Foo(double val) {
        this.val = val;
    }
    public double getVal() { return val; }
    public final double val; // only public for demo purposes
}

我们有两个反思：

Method m = Foo.class.getDeclaredMethod("getVal", null);
Field  f = Foo.class.getDeclaredField("val");

现在我在循环中调用两个反射方法，对于Method执行invoke，对于Field执行get。第一次运行是为了热身虚拟机，第二次运行进行10M次迭代。方法调用始终快30％，但为什么？请注意，在循环中不会调用getDeclaredMethod和getDeclaredField。它们在循环中只调用一次并在同一对象上执行。
我还尝试了一些小变化：使字段非final，可传递，非公共等。所有这些组合都导致统计上相似的性能。
编辑：这是在WinXP，Intel Core2 Duo，Sun JavaSE build 1.6.0_16-b01下运行的，使用jUnit4和Eclipse。

- omerkudat

Answer 1

我的猜测是getDeclaredField和getDeclaredMethod的实现方式有所不同：每次调用getDeclaredField时，它都必须检查变量类型和大小，以返回一个实际的对象或原始类型；而getDeclaredMethod将返回指向同一方法的指针，该方法静态地处理所有其余部分。 编辑： 我的解释类似：对于每个类，方法仅包含在内存中一次，而每个对象实例可以具有不同的属性值。当您通过执行方法调用来获取属性值（仍然只使用方法指针）时，编译器已经优化了方法以访问参数，知道确切的类层次结构等；而当您使用“get”来获取属性的值时，您让反射执行getter方法的工作，显然没有编译器优化。

- weltraumpirat

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我已经在问题中添加了澄清，这些方法只被调用一次，在循环外部。循环仅包含反射调用。 - omerkudat

谢谢你澄清这个问题。我已经相应地编辑了我的答案。 - weltraumpirat

对象的内存布局对于每个实例不都是相同的吗？我想这可能会导致一种优化，其中字段从对象地址读取特定偏移量。请注意，该类是final的，因此子类布局不会干扰。 - omerkudat

是的，确切地说：内存布局将是相同的 - 但当您使用反射时，编译器无法知道这一点。当您只需要执行这样一个简单的任务时，两个或三个操作之间的差异已经占据了30％以上的速度...我恐怕不了解足够有关javac的知识来给出更详细的答案，但我认为这个理论可以证明一个有根据的猜测。;) - weltraumpirat

Answer 2

在您的微基准测试中，方法调用之所以更快，是由于JVM / Hotspot在您的循环中进行了优化。

更改您的微基准测试：

创建一个循环，在该循环中：通过反射读取值，然后增加1（例如），然后通过反射将其分配给同一字段。在循环之外，进行最终读取并System.out.println它...

执行这两个变体（字段vs方法），您会发现真正的区别正好相反：方法调用实际上比字段慢30-40％。

问候

- Tumi

Answer 3

这是否意味着double d = Foo.getVal()比double d = Foo.val快30%？

- wosis

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绝对不是。而且反射比简单的赋值要慢得多。 - Andreas Dolk

我希望这不是事实，因为我可以想象人们会急于用公开字段替换它们的getter，我们都知道那将是一件糟糕的事情。 - omerkudat