东莞设计网站建设,怎么做彩票网站收款人,电子商务系统网站开发总结,青岛网站建设好不好Go基础—反射#xff0c;性能和灵活性的双刃剑 1 简介2 结构体成员赋值对比3 结构体成员搜索并赋值对比4 调用函数对比5 基准测试结果对比 1 简介
现在的一些流行设计思想需要建立在反射基础上#xff0c;如控制反转#xff08;Inversion Of Control#xff0c;IOC#x… Go基础—反射性能和灵活性的双刃剑 1 简介2 结构体成员赋值对比3 结构体成员搜索并赋值对比4 调用函数对比5 基准测试结果对比 1 简介
现在的一些流行设计思想需要建立在反射基础上如控制反转Inversion Of ControlIOC和依赖注入Dependency InjectionDI。 Go 语言中非常有名的 Web 框架 martinihttps://github.com/go-martini/martini就是通过依赖注入技术进行中间件的实现例如使用 martini 框架搭建的 http 的服务器如下
package mainimport github.com/go-martini/martinifunc main() {m : martini.Classic()m.Get(/, func() string {return Hello world!})m.Run()
}第 7 行响应路径/的代码使用一个闭包实现。如果希望获得 Go 语言中提供的请求和响应接口可以直接修改为
m.Get(/, func(res http.ResponseWriter, req *http.Request) string {// 响应处理代码……
})martini 的底层会自动通过识别 Get 获得的闭包参数情况通过动态反射调用这个函数并传入需要的参数。martini 的设计广受好评但同时也有人指出其运行效率较低。其中最主要的因素是大量使用了反射。
虽然一般情况下I/O 的延迟远远大于反射代码所造成的延迟。但是更低的响应速度和更低的 CPU 占用依然是 Web 服务器追求的目标。因此反射在带来灵活性的同时也带上了性能低下的桎梏。
要用好反射这把双刃剑就需要详细了解反射的性能。下面的一些基准测试从多方面对比了原生调用和反射调用的区别。
2 结构体成员赋值对比
反射经常被使用在结构体上因此结构体的成员访问性能就成为了关注的重点。下面例子中使用一个被实例化的结构体访问它的成员然后使用 Go 语言的基准化测试可以迅速测试出结果。
反射性能测试的完整代码位于./src/chapter12/reflecttest/reflect_test.go下面是对各个部分的详细说明。
本套教程所有源码下载地址https://pan.baidu.com/s/1ORFVTOLEYYqDhRzeq0zIiQ提取密码hfyf
原生结构体的赋值过程
// 声明一个结构体, 拥有一个字段
type data struct {Hp int
}func BenchmarkNativeAssign(b *testing.B) {// 实例化结构体v : data{Hp: 2}// 停止基准测试的计时器b.StopTimer()// 重置基准测试计时器数据b.ResetTimer()// 重新启动基准测试计时器b.StartTimer()// 根据基准测试数据进行循环测试for i : 0; i b.N; i {// 结构体成员赋值测试v.Hp 3}}代码说明如下
第 2 行声明一个普通结构体拥有一个成员变量。第 6 行使用基准化测试的入口。第 9 行实例化 data 结构体并给 Hp 成员赋值。第 1217 行由于测试的重点必须放在赋值上因此需要极大程度地降低其他代码的干扰于是在赋值完成后将基准测试的计时器复位并重新开始。第 20 行将基准测试提供的测试数量用于循环中。第 23 行测试的核心代码结构体赋值。
接下来的代码分析使用反射访问结构体成员并赋值的过程。
func BenchmarkReflectAssign(b *testing.B) {v : data{Hp: 2}// 取出结构体指针的反射值对象并取其元素vv : reflect.ValueOf(v).Elem()// 根据名字取结构体成员f : vv.FieldByName(Hp)b.StopTimer()b.ResetTimer()b.StartTimer()for i : 0; i b.N; i {// 反射测试设置成员值性能f.SetInt(3)}
}代码说明如下
第 6 行取v的地址并转为反射值对象。此时值对象里的类型为 *data使用值的 Elem() 方法取元素获得 data 的反射值对象。第 9 行使用 FieldByName() 根据名字取出成员的反射值对象。第 1113 行重置基准测试计时器。第 18 行使用反射值对象的 SetInt() 方法给 data 结构的Hp字段设置数值 3。
这段代码中使用了反射值对象的 SetInt() 方法这个方法的源码如下
func (v Value) SetInt(x int64) {v.mustBeAssignable()switch k : v.kind(); k {default:panic(ValueError{reflect.Value.SetInt, v.kind()})case Int:*(*int)(v.ptr) int(x)case Int8:*(*int8)(v.ptr) int8(x)case Int16:*(*int16)(v.ptr) int16(x)case Int32:*(*int32)(v.ptr) int32(x)case Int64:*(*int64)(v.ptr) x}
}可以发现整个设置过程都是指针转换及赋值没有遍历及内存操作等相对耗时的算法。
3 结构体成员搜索并赋值对比
func BenchmarkReflectFindFieldAndAssign(b *testing.B) {v : data{Hp: 2}vv : reflect.ValueOf(v).Elem()b.StopTimer()b.ResetTimer()b.StartTimer()for i : 0; i b.N; i {// 测试结构体成员的查找和设置成员的性能vv.FieldByName(Hp).SetInt(3)}}这段代码将反射值对象的 FieldByName() 方法与 SetInt() 方法放在循环里进行检测主要对比测试FieldByName()方法对性能的影响。FieldByName()方法源码如下
func (v Value) FieldByName(name string) Value {v.mustBe(Struct)if f, ok : v.typ.FieldByName(name); ok {return v.FieldByIndex(f.Index)}return Value{}
}底层代码说明如下
第 3 行通过名字查询类型对象这里有一次遍历过程。第 4 行找到类型对象后使用 FieldByIndex() 继续在值中查找这里又是一次遍历。
经过底层代码分析得出随着结构体字段数量和相对位置的变化FieldByName() 方法比较严重的低效率问题。
4 调用函数对比
反射的函数调用也是使用反射中容易忽视的性能点下面展示对普通函数的调用过程。
// 一个普通函数
func foo(v int) {}func BenchmarkNativeCall(b *testing.B) {for i : 0; i b.N; i {// 原生函数调用foo(0)}
}func BenchmarkReflectCall(b *testing.B) {// 取函数的反射值对象v : reflect.ValueOf(foo)b.StopTimer()b.ResetTimer()b.StartTimer()for i : 0; i b.N; i {// 反射调用函数v.Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(2)})}
}代码说明如下
第 2 行一个普通的只有一个参数的函数。第 10 行对原生函数调用的性能测试。第 17 行根据函数名取出反射值对象。第 25 行使用reflect.ValueOf(2)将2构造为反射值对象因为反射函数调用的参数必须全是反射值对象再使用[]reflect.Value构造多个参数列表传给反射值对象的Call()方法进行调用。
反射函数调用的参数构造过程非常复杂构建很多对象会造成很大的内存回收负担。Call() 方法内部就更为复杂需要将参数列表的每个值从reflect.Value类型转换为内存。调用完毕后还要将函数返回值重新转换为reflect.Value类型返回。因此反射调用函数的性能堪忧。
5 基准测试结果对比
测试结果如下
$ go test -v -bench.
goos: linux
goarch: amd64
BenchmarkNativeAssign-4 2000000000 0.32 ns/op
BenchmarkReflectAssign-4 300000000 4.42 ns/op
BenchmarkReflectFindFieldAndAssign-4 20000000 91.6 ns/op
BenchmarkNativeCall-4 2000000000 0.33 ns/op
BenchmarkReflectCall-4 10000000 163 ns/op
PASS结果分析如下
第 4 行原生的结构体成员赋值每一步操作耗时 0.32 纳秒这是参考基准。第 5 行使用反射的结构体成员赋值操作耗时 4.42 纳秒比原生赋值多消耗 13 倍的性能。第 6 行反射查找结构体成员且反射赋值操作耗时 91.6 纳秒扣除反射结构体成员赋值的 4.42 纳秒还富余性能大概是原生的 272 倍。这个测试结果与代码分析结果很接近。SetInt的性能可以接受但FieldByName() 的性能就非常低。第 7 行原生函数调用性能与原生访问结构体成员接近。第 8 行反射函数调用性能差到“爆棚”花费了 163 纳秒操作耗时比原生多消耗 494 倍。
经过基准测试结果的数值分析及对比最终得出以下结论
能使用原生代码时尽量避免反射操作。提前缓冲反射值对象对性能有很大的帮助。避免反射函数调用实在需要调用时先提前缓冲函数参数列表并且尽量少地使用返回值。
