提高 golang 的反射性能

陶文 · 2018-02-04 18:27:35

golang 的反射很慢。这个和它的 api 设计有关。在 java 里面，我们一般使用反射都是这样来弄的。

Field field = clazz.getField("hello");
field.get(obj1);
field.get(obj2);

这个取得的反射对象类型是 java.lang.reflect.Field。它是可以复用的。只要传入不同的obj，就可以取得这个obj上对应的 field。但是 golang 的反射不是这样设计的

type_ := reflect.TypeOf(obj)
field, _ := type_.FieldByName("hello")

这里取出来的 field 对象是 reflect.StructField 类型，但是它没有办法用来取得对应对象上的值。如果要取值，得用另外一套对object，而不是type的反射

type_ := reflect.ValueOf(obj)
fieldValue := type_.FieldByName("hello")

这里取出来的 fieldValue 类型是 reflect.Value，它是一个具体的值，而不是一个可复用的反射对象了。

这就很蛋疼了！每次反射都需要malloc这个reflect.Value结构体。golang的反射性能怎么可能快？

Jsoniter 是 golang 实现的，基于反射的 JSON 解析器。其实现原理是用 reflect.Type 得出来的信息来直接做反射，而不依赖于 reflect.ValueOf。具体是怎么实现的呢？

结构体

先解决一个小问题。怎么利用 reflect.StructField 取得对象上的值？

对应的代码在： go/feature_reflect_object.go at master · json-iterator/go · GitHub

fieldPtr := uintptr(structPtr) + field.Offset

在 reflect.StructField 上有一个 Offset 的属性。利用这个可以计算出字段的指针值。我们可以写一个小测试来验证，这个是对的。

type TestObj struct {
	field1 string
}
struct_ := &TestObj{}
field, _ := reflect.TypeOf(struct_).Elem().FieldByName("field1")
field1Ptr := uintptr(unsafe.Pointer(struct_)) + field.Offset
*((*string)(unsafe.Pointer(field1Ptr))) = "hello"
fmt.Println(struct_)

打印出来的消息是 &{hello}

获取 interface{} 的指针

如果对应的结构体是以 interface{} 传进来的。还需要从 interface{} 上取得结构体的指针

type TestObj struct {
	field1 string
}
struct_ := &TestObj{}
structInter := (interface{})(struct_)
// emptyInterface is the header for an interface{} value.
type emptyInterface struct {
	typ  *struct{}
	word unsafe.Pointer
}
structPtr := (*emptyInterface)(unsafe.Pointer(&structInter)).word
field, _ := reflect.TypeOf(structInter).Elem().FieldByName("field1")
field1Ptr := uintptr(structPtr) + field.Offset
*((*string)(unsafe.Pointer(field1Ptr))) = "hello"
fmt.Println(struct_)

Slice

搞定了结构体，接下来就是处理slice类型了。

对应的代码在：go/feature_reflect_array.go at master · json-iterator/go · GitHub

type sliceHeader struct {
	Data unsafe.Pointer
	Len  int
	Cap  int
}

slice 的秘诀在于取出指向数组头部的指针，然后具体的元素，通过偏移量来计算。

slice := []string{"hello", "world"}
type sliceHeader struct {
	Data unsafe.Pointer
	Len  int
	Cap  int
}
header := (*sliceHeader)(unsafe.Pointer(&slice))
fmt.Println(header.Len)
elementType := reflect.TypeOf(slice).Elem()
secondElementPtr := uintptr(header.Data) + elementType.Size()
*((*string)(unsafe.Pointer(secondElementPtr))) = "!!!"
fmt.Println(slice)