参考答案
1. Java反射是什么
- Reflection（反射） 是 Java 程序开发语言的特征之一，它允许运行中（注意是运行时，而非编译时）的 Java 程序对自身进行检查，或者说“自审”，并能直接操作程序的内部属性。
2. Java反射的作用
- 可以通过它访问Class类中的方法，甚至通过setAccessible方法、在该类之外访问该类的私有方法；
- IDE中，当你在一个类对象之后输入“.”之后，显示的方法、属性，也是通过该功能实现的；
- 方法调试过程中，它能够枚举某一对象中所有的字段；
- 很多java开源框架，为了保证可扩展性，都是通过反射和配置文件来加载不同类，比如Spring等。
3. Java反射为什么慢
- Java反射在日常开发中是经常用到的技术点，这包括spring的Ioc、一些除cglib之外的bean copy(cglib采用asm动态生成字节码来实现)。
- 在spring的ioc中，我们或许无法感知到，这是因为大部分类实例都是单例，只在容器启动的时候加载一次，并在容器内缓存它的实例。
- 但是，在业务code中的beancopy则不然。请求量大的情况下，很多线程栈都会在这个位置慢下来，并且消耗较高的cpu。这也就是反射慢引起的。
- 那么反射为什么慢呢？我们通过下面这个实例来详解：
Method.invoke的源码：
public final class Method extends Executable {
...
public Object invoke(Object obj, Object... args) throws ... {
... // 权限检查
MethodAccessor ma = methodAccessor;
if (ma == null) {
ma = acquireMethodAccessor();
}
return ma.invoke(obj, args);
}
}
其中的MethodAccessor 是一个接口，它有两个已有的具体实现：一个通过本地方法来实现反射调用，另一个则使用了委派模式。
每个Method实例第一次反射调用时，都会生成一个委派实现，通过该实现、传入参数，就能进入目标方法。
import java.lang.reflect.Method;
public class Test {
public static void target(int i){
new Exception("#"+i).printStackTrace();
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
Class<?> kclass = Class.forName("Test");
Method method = kclass.getMethod("target",int.class);
method.invoke(null,0);
}
}
结果：
java.lang.Exception: #0
at Test.target(Test.java:5)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
at Test.main(Test.java:10)
上述通过异常信息，打印了堆栈信息，能看到其先进入委托（DelegatingMethodAccessorImpl），然后是本地实现（NativeMethodAccessorImpl），最后到达目标方法。中间多了一个委托，就是因为之前提到的反射的另一个实现：动态实现。
动态实现的执行效率比本地实现快很多，因其无需经过Java到C++再到Java的切换（换言之，本地实现快，从本地实现的NativeMethod就可以看出其为C++实现），没有经过这个过程，所以速度快很多。
//vm options:-verbose:class -Dsun.reflect.inflationThreshold=5
public static void main(String[] args) throws Exception{
Class<?> kclass = Class.forName("Test");
Method method = kclass.getMethod("target",int.class);
for (int i = 0; i < 17; i++) {
method.invoke(null,i);
}
}
那为什么仅调用一次（或者少数几次的时候），没有使用动态实现方式呢？因为这种方式生成的字节码十分耗时，仅一次的话，反而是本地实现要快3到4倍。根据JVM一贯的风格，就会设置一个阈值（15，当然也是可以通过vm参数调整-Dsun.reflect.inflationThreshold=），到达这个设定值后，就会使用动态实现的实现，虚拟机会加载很多类，成为inflation过程（可通过-Dsun.reflect.noInflation=true关闭）。
所以反射的开销如下：
- Class.forName，调用本地方法，耗时
- Class.getMethod，遍历该类的共有方法，匹配不到，遍历父类共有方法， 耗时，getMethod会返回得到结果的拷贝，应避免getMethods和getDeclardMethods方法，减少不必要堆空间消耗。
- Method.invoke
method.invoke(null,128);
将invoke的参数改变时，查看其中字节码，发现多了新建Object数据和int类型装箱的指令。
原因为：
- Method.invoke是一个变长参数方法，字节码层面它的最后一个参数是object数组，所以编译器会在方法调用处生成一个数据，传入；
- Object数组不能存储基本类型，所以会自动装箱
这两者都会带来性能开销，也会占用堆内存，加重gc负担。但是实际上述例子并不会触发gc，因为原本的反射调用被内联，其创建的对象被虚拟机认为“不会逃逸”，此时会将其优化为栈上分配（非堆上分配），不会触发gc。
针对上诉实例中的优化，可以关闭inflation，直接采用动态实现方式进行反射；同时可以关闭方法的权限检查（private等）。针对动态装箱问题，虚拟机会缓存-128-127之间的Integer对象，更改实例中的128，或调整虚拟机环境的数值范围、或者手动缓存128都可以进行相应优化，提高反射性能。
方法的反射调用会带来不少性能开销，总结原因主要有三个：
- 变长参数方法导致的 Object 数组；
- 基本类型的自动装箱、拆箱；
- 还有最重要的方法内联。
以上，是Java面试题【 Java反射为什么慢】的参考答案。
输出，是最好的学习方法。
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