我正在开发一个应用程序,其中一个设计方法涉及到大量使用instanceof操作符。虽然我知道OO设计通常试图避免使用instanceof,但那是另一回事,这个问题纯粹与性能有关。我想知道是否对性能有影响?和==一样快吗?

例如,我有一个有10个子类的基类。在接受基类的单个函数中,我检查类是否是子类的实例并执行一些例程。

我想到的另一种解决方法是使用“type id”整数原语,并使用位掩码来表示子类的类别,然后对子类“type id”与表示类别的常量掩码进行位掩码比较。

instanceof是否被JVM优化得更快?我想坚持使用Java,但应用程序的性能至关重要。如果有人曾经在这条路上走过,可以提供一些建议,那就太棒了。我是不是太挑剔了,或者专注在错误的地方去优化?


当前回答

我也更喜欢枚举方法,但我将使用抽象基类强制子类实现getType()方法。

public abstract class Base
{
  protected enum TYPE
  {
    DERIVED_A, DERIVED_B
  }

  public abstract TYPE getType();

  class DerivedA extends Base
  {
    @Override
    public TYPE getType()
    {
      return TYPE.DERIVED_A;
    }
  }

  class DerivedB extends Base
  {
    @Override
    public TYPE getType()
    {
      return TYPE.DERIVED_B;
    }
  }
}

其他回答

很难说一个特定的JVM是如何实现实例的,但在大多数情况下,对象与结构相当,类也是如此,每个对象结构都有一个指向它是实例的类结构的指针。实际上是instanceof for

if (o instanceof java.lang.String)

可能和下面的C代码一样快

if (objectStruct->iAmInstanceOf == &java_lang_String_class)

假设JIT编译器已经就位,并且工作出色。

考虑到这只是访问一个指针,在指针指向的某个偏移量处获得一个指针,并将其与另一个指针进行比较(这基本上与测试32位数字是否相等相同),我认为操作实际上可以非常快。

但是,这并不一定是必须的,它在很大程度上取决于JVM。但是,如果这将成为代码中的瓶颈操作,我认为JVM实现相当糟糕。即使没有JIT编译器,只解释代码,也应该能够在几乎没有时间的情况下创建一个实例测试。

方法

我写了一个基准程序来评估不同的实现:

实例实现(作为参考) 通过抽象类和@Override测试方法实现面向对象 使用自己的类型实现 getClass() == _.class实现

我使用jmh运行了100个预热调用、1000个测试迭代和10个分支的基准测试。因此,每个选项都测量了10,000次,在我的MacBook Pro上运行macOS 10.12.4和Java 1.8的整个基准测试需要12:18:57。该基准衡量每个选项的平均时间。要了解更多细节,请参阅我在GitHub上的实现。

为了完整起见:这个答案和我的基准有一个以前的版本。

结果

| Operation  | Runtime in nanoseconds per operation | Relative to instanceof |
|------------|--------------------------------------|------------------------|
| INSTANCEOF | 39,598 ± 0,022 ns/op                 | 100,00 %               |
| GETCLASS   | 39,687 ± 0,021 ns/op                 | 100,22 %               |
| TYPE       | 46,295 ± 0,026 ns/op                 | 116,91 %               |
| OO         | 48,078 ± 0,026 ns/op                 | 121,42 %               |

博士tl;

在Java 1.8中,instanceof是最快的方法,尽管getClass()非常接近。

instanceof非常快,只需要几个CPU指令。

显然,如果一个类X没有加载子类(JVM知道),instanceof可以被优化为:

     x instanceof X    
==>  x.getClass()==X.class  
==>  x.classID == constant_X_ID

主要的花费只是阅读!

如果X确实加载了子类,则需要更多的读取操作;他们可能住在一起,所以额外的费用也很低。

大家好!

在现代Java版本中,instanceof操作符作为一个简单的方法调用更快。这意味着:

if(a instanceof AnyObject){
}

为:

if(a.getType() == XYZ){
}

另一件事是如果你需要级联许多instanceof。然后,只调用一次getType()的切换会更快。

现代JVM/JIT编译器已经消除了大多数传统的“慢”操作对性能的影响,包括instanceof、异常处理、反射等。

正如Donald Knuth所写的,“我们应该忘记小的效率,大约97%的时候:过早的优化是万恶之源。”instanceof的性能可能不是问题,所以在确定问题所在之前,不要浪费时间想出奇异的解决方案。