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

InstanceOf是一个糟糕的面向对象设计的警告。

当前的jvm意味着instanceOf本身并不是一个性能问题。如果您发现自己经常使用它,特别是在核心功能方面,那么可能是时候考虑一下设计了。重构为更好的设计所带来的性能(和简单性/可维护性)收益将大大超过实际instanceOf调用所花费的实际处理器周期。

给出一个非常简单的编程示例。

if (SomeObject instanceOf Integer) {
  [do something]
}
if (SomeObject instanceOf Double) {
  [do something different]
}

是一个糟糕的架构,更好的选择是让SomeObject成为两个子类的父类,其中每个子类重写一个方法(doSomething),这样代码看起来就像这样:

Someobject.doSomething();

其他回答

我有同样的问题,但因为我没有找到类似于我的用例的“性能指标”,我做了一些更多的示例代码。在我的硬件和Java 6和7上,instanceof和switch在1000万次迭代上的区别是

for 10 child classes - instanceof: 1200ms vs switch: 470ms
for 5 child classes  - instanceof:  375ms vs switch: 204ms

因此,instanceof确实比较慢,特别是在大量的if-else-if语句上,但是在实际应用中差异可以忽略不计。

import java.util.Date;

public class InstanceOfVsEnum {

    public static int c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7, c8, c9, cA;

    public static class Handler {
        public enum Type { Type1, Type2, Type3, Type4, Type5, Type6, Type7, Type8, Type9, TypeA }
        protected Handler(Type type) { this.type = type; }
        public final Type type;

        public static void addHandlerInstanceOf(Handler h) {
            if( h instanceof H1) { c1++; }
            else if( h instanceof H2) { c2++; }
            else if( h instanceof H3) { c3++; }
            else if( h instanceof H4) { c4++; }
            else if( h instanceof H5) { c5++; }
            else if( h instanceof H6) { c6++; }
            else if( h instanceof H7) { c7++; }
            else if( h instanceof H8) { c8++; }
            else if( h instanceof H9) { c9++; }
            else if( h instanceof HA) { cA++; }
        }

        public static void addHandlerSwitch(Handler h) {
            switch( h.type ) {
                case Type1: c1++; break;
                case Type2: c2++; break;
                case Type3: c3++; break;
                case Type4: c4++; break;
                case Type5: c5++; break;
                case Type6: c6++; break;
                case Type7: c7++; break;
                case Type8: c8++; break;
                case Type9: c9++; break;
                case TypeA: cA++; break;
            }
        }
    }

    public static class H1 extends Handler { public H1() { super(Type.Type1); } }
    public static class H2 extends Handler { public H2() { super(Type.Type2); } }
    public static class H3 extends Handler { public H3() { super(Type.Type3); } }
    public static class H4 extends Handler { public H4() { super(Type.Type4); } }
    public static class H5 extends Handler { public H5() { super(Type.Type5); } }
    public static class H6 extends Handler { public H6() { super(Type.Type6); } }
    public static class H7 extends Handler { public H7() { super(Type.Type7); } }
    public static class H8 extends Handler { public H8() { super(Type.Type8); } }
    public static class H9 extends Handler { public H9() { super(Type.Type9); } }
    public static class HA extends Handler { public HA() { super(Type.TypeA); } }

    final static int cCycles = 10000000;

    public static void main(String[] args) {
        H1 h1 = new H1();
        H2 h2 = new H2();
        H3 h3 = new H3();
        H4 h4 = new H4();
        H5 h5 = new H5();
        H6 h6 = new H6();
        H7 h7 = new H7();
        H8 h8 = new H8();
        H9 h9 = new H9();
        HA hA = new HA();

        Date dtStart = new Date();
        for( int i = 0; i < cCycles; i++ ) {
            Handler.addHandlerInstanceOf(h1);
            Handler.addHandlerInstanceOf(h2);
            Handler.addHandlerInstanceOf(h3);
            Handler.addHandlerInstanceOf(h4);
            Handler.addHandlerInstanceOf(h5);
            Handler.addHandlerInstanceOf(h6);
            Handler.addHandlerInstanceOf(h7);
            Handler.addHandlerInstanceOf(h8);
            Handler.addHandlerInstanceOf(h9);
            Handler.addHandlerInstanceOf(hA);
        }
        System.out.println("Instance of - " + (new Date().getTime() - dtStart.getTime()));

        dtStart = new Date();
        for( int i = 0; i < cCycles; i++ ) {
            Handler.addHandlerSwitch(h1);
            Handler.addHandlerSwitch(h2);
            Handler.addHandlerSwitch(h3);
            Handler.addHandlerSwitch(h4);
            Handler.addHandlerSwitch(h5);
            Handler.addHandlerSwitch(h6);
            Handler.addHandlerSwitch(h7);
            Handler.addHandlerSwitch(h8);
            Handler.addHandlerSwitch(h9);
            Handler.addHandlerSwitch(hA);
        }
        System.out.println("Switch of - " + (new Date().getTime() - dtStart.getTime()));
    }
}

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。

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;
    }
  }
}

我只是做了一个简单的测试,看看instanceOf的性能如何与对一个只有一个字母的字符串对象的简单s.equals()调用进行比较。

在10.000.000循环中,instanceOf给了我63-96ms,而字符串equals给了我106-230ms

我使用java jvm 6。

所以在我的简单测试中,做一个instanceOf而不是一个字符串比较更快。

使用Integer的.equals()而不是string的给了我相同的结果,只有当我使用== I比instanceOf快20ms(在10.000.000循环中)

我认为在本页提交一个反例来反驳“instanceof”的普遍共识是值得的。我发现我在一个内循环中有一些代码(在一些历史性的优化尝试中)

if (!(seq instanceof SingleItem)) {
  seq = seq.head();
}

在SingleItem上调用head()返回的值不变。将代码替换为

seq = seq.head();

让我从269毫秒加速到169ms,尽管事实上在循环中发生了一些相当繁重的事情,比如字符串到双精度转换。当然,加速可能更多是由于消除了条件分支,而不是消除了操作符本身的实例;但我觉得值得一提。