为什么Android下的注解会出现这样的性能问题（慢）？

Question

我是ORMLite 的主要作者，它在类上使用Java 注释来构建数据库模式。我们的包的一个大的启动性能问题原来是在 Android 1.6 下调用注解方法。我在 3.0 之前看到了相同的行为。

我们看到以下简单的注释代码是难以置信 GC 密集型和真正的性能问题。在快速的 Android 设备上，对注释方法的 1000 次调用几乎需要一秒钟。在我的 Macbook Pro 上运行的相同代码可以同时进行 2800 万次（原文如此）调用。我们有一个注释，其中包含 25 个方法，我们希望每秒执行 50 多个。

有谁知道为什么会发生这种情况以及是否有任何解决方法？ ORMLite 在缓存这些信息方面当然可以做一些事情，但是我们可以做些什么来“修复”Android 下的注释？谢谢。

public void testAndroidAnnotations() throws Exception {
    Field field = Foo.class.getDeclaredField("field");
    MyAnnotation myAnnotation = field.getAnnotation(MyAnnotation.class);
    long before = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < 1000; i++)
        myAnnotation.foo();
    Log.i("test", "in " + (System.currentTimeMillis() - before) + "ms");
}
@Target(FIELD) @Retention(RUNTIME)
private static @interface MyAnnotation {
    String foo();
}
private static class Foo {
    @MyAnnotation(foo = "bar")
    String field;
}

这会产生以下日志输出：

I/TestRunner(  895): started: testAndroidAnnotations
D/dalvikvm(  895): GC freed 6567 objects / 476320 bytes in 85ms
D/dalvikvm(  895): GC freed 8951 objects / 599944 bytes in 71ms
D/dalvikvm(  895): GC freed 7721 objects / 524576 bytes in 68ms
D/dalvikvm(  895): GC freed 7709 objects / 523448 bytes in 73ms
I/test    (  895): in 854ms

编辑：

@candrews 为我指出正确的方向后，我对代码进行了一些探索。性能问题似乎是由Method.equals() 中的一些糟糕的粗略代码引起的。它正在调用这两种方法的toString()，然后比较它们。每个toString() 都使用StringBuilder 和一堆没有良好初始化大小的附加方法。通过比较字段来执行.equals 会明显更快。

编辑：

给我一​​个有趣的反射性能改进。我们现在使用反射来窥视AnnotationFactory 类，以直接读取字段列表。这使反射类对我们来说快了 20 倍，因为它绕过了使用 method.equals() 调用的调用。这不是一个通用的解决方案，但这里是来自ORMLite SVN repository 的 Java 代码。有关通用解决方案，请参阅yanchenko's answer below。

Answer 1

这是 Gray 和 user931366 想法的通用版本：

public class AnnotationElementsReader {

    private static Field elementsField;
    private static Field nameField;
    private static Method validateValueMethod;

    public static HashMap<String, Object> getElements(Annotation annotation)
            throws Exception {
        HashMap<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
        InvocationHandler handler = Proxy.getInvocationHandler(annotation);
        if (elementsField == null) {
            elementsField = handler.getClass().getDeclaredField("elements");
            elementsField.setAccessible(true);
        }
        Object[] annotationMembers = (Object[]) elementsField.get(handler);
        for (Object annotationMember : annotationMembers) {
            if (nameField == null) {
                Class<?> cl = annotationMember.getClass();
                nameField = cl.getDeclaredField("name");
                nameField.setAccessible(true);
                validateValueMethod = cl.getDeclaredMethod("validateValue");
                validateValueMethod.setAccessible(true);
            }
            String name = (String) nameField.get(annotationMember);
            Object val = validateValueMethod.invoke(annotationMember);
            map.put(name, val);
        }
        return map;
    }

}

我用 4 个元素对注释进行了基准测试。
获取所有值或调用上述方法的 10000 次迭代的毫秒时间：

     Device        Default  Hack
HTC Desire 2.3.7    11094   730
Emulator 4.0.4      3157    528
Galaxy Nexus 4.3    1248    392

这是我将它集成到 DroidParts 中的方法：https://github.com/yanchenko/droidparts/commit/93fd1a1d6c76c2f4abf185f92c5c59e285f8bc69。

Answer 2

为了跟进这个问题，在注解上调用方法时这里仍然存在问题。 candrews 上面列出的错误修复了 getAnnotation() 缓慢，但是由于 Method.equals() 问题，在注释上调用方法仍然是一个问题。

找不到 Method.equals() 的错误报告，所以我在这里创建了一个： https://code.google.com/p/android/issues/detail?id=37380

编辑： 所以我的解决方法（感谢@Gray 的想法）实际上非常简单。 （这是主干代码，一些缓存等被省略）

annotationFactory = Class.forName("org.apache.harmony.lang.annotation.AnnotationFactory");
getElementDesc = annotationFactory.getMethod("getElementsDescription", Class.class);
Object[] members = (Object[])getElementDesc.invoke(annotationFactory, clz); // these are AnnotationMember[]

Object element = null;
for (Object e:members){ // AnnotationMembers
    Field f = e.getClass().getDeclaredField("name");
    f.setAccessible(true);
    String fname = (String) f.get(e);
    if (methodName.equals(fname)){
        element = e;
    break;
    }
}

if (element == null) throw new Exception("Element was not found");
Method m = element.getClass().getMethod("validateValue");
return m.invoke(element, args);

您的里程会因使用情况而异，但在可能的情况下，这比“正确的方式”快大约 15-20 倍

Answer 3

Google 已经承认了这个问题并在“蜂窝后”修复了它

https://code.google.com/p/android/issues/detail?id=7811

所以至少他们知道它并且据说已经为将来的某个版本修复了它。

Answer 4

我认为如果您设法更改 RUNTIME 保留政策，它应该不会那么慢。

编辑：我知道，对于您的项目，这可能不是一个选择。也许这更多的是您使用该注释所做的事情，而不是一般的不良性能。