Какая (скрытая) стоимость Scala lazy val?

Одна удобная функция Scala - lazy val, где оценка a val задерживается до тех пор, пока она не понадобится (при первом доступе).

Конечно, a lazy val должен иметь некоторые накладные расходы - где-то Scala должен отслеживать, было ли значение уже оценено, и оценка должна быть синхронизирована, поскольку несколько потоков могут попытаться получить доступ к значению в первый раз в то же время.

В чем именно заключается стоимость lazy val - существует ли скрытый логический флаг, связанный с lazy val, чтобы отслеживать, если он был оценен или нет, что именно синхронизировано и есть ли какие-либо затраты?

Кроме того, предположим, что я делаю это:

class Something {
    lazy val (x, y) = { ... }
}

Это то же самое, что два отдельных lazy val x и y, или я получаю служебные данные только один раз, для пары (x, y)?

ОТВЕТЫ

Ответ 1

Это взято из scala списка рассылки и дает детали реализации lazy с точки зрения кода Java (а не байт-кода)

class LazyTest {
  lazy val msg = "Lazy"
}

скомпилирован в нечто эквивалентное следующему Java-коду:

class LazyTest {
  public int bitmap$0;
  private String msg;

  public String msg() {
    if ((bitmap$0 & 1) == 0) {
        synchronized (this) {
            if ((bitmap$0 & 1) == 0) {
                synchronized (this) {
                    msg = "Lazy";
                }
            }
            bitmap$0 = bitmap$0 | 1;
        }
    }
    return msg;
  }

}

Ответ 2

Похоже, что компилятор упорядочивает для поля класса bitmap int класса флаг для обозначения нескольких ленивых полей как инициализированных (или не) и инициализирует целевое поле в синхронизированном блоке, если соответствующий xor растрового изображения указывает, что это необходимо.

Использование:

class Something {
  lazy val foo = getFoo
  def getFoo = "foo!"
}

создает пример байт-кода:

 0  aload_0 [this]
 1  getfield blevins.example.Something.bitmap$0 : int [15]
 4  iconst_1
 5  iand
 6  iconst_0
 7  if_icmpne 48
10  aload_0 [this]
11  dup
12  astore_1
13  monitorenter
14  aload_0 [this]
15  getfield blevins.example.Something.bitmap$0 : int [15]
18  iconst_1
19  iand
20  iconst_0
21  if_icmpne 42
24  aload_0 [this]
25  aload_0 [this]
26  invokevirtual blevins.example.Something.getFoo() : java.lang.String [18]
29  putfield blevins.example.Something.foo : java.lang.String [20]
32  aload_0 [this]
33  aload_0 [this]
34  getfield blevins.example.Something.bitmap$0 : int [15]
37  iconst_1
38  ior
39  putfield blevins.example.Something.bitmap$0 : int [15]
42  getstatic scala.runtime.BoxedUnit.UNIT : scala.runtime.BoxedUnit [26]
45  pop
46  aload_1
47  monitorexit
48  aload_0 [this]
49  getfield blevins.example.Something.foo : java.lang.String [20]
52  areturn
53  aload_1
54  monitorexit
55  athrow

Значения, инициализированные в кортежах типа lazy val (x,y) = { ... }, имеют вложенное кэширование через один и тот же механизм. Результат кортежа лениво оценивается и кэшируется, и доступ либо x, либо y будет инициировать оценку кортежа. Извлечение индивидуального значения из кортежа выполняется независимо и лениво (и кэшируется). Таким образом, приведенный выше код двойной копии генерирует поле x, y и x$1 типа Tuple2.

Ответ 3

С Scala 2.10, ленивое значение вроде:

class Example {
  lazy val x = "Value";
}

скомпилирован в байтовый код, который похож на следующий код Java:

public class Example {

  private String x;
  private volatile boolean bitmap$0;

  public String x() {
    if(this.bitmap$0 == true) {
      return this.x;
    } else {
      return x$lzycompute();
    }
  }

  private String x$lzycompute() {
    synchronized(this) {
      if(this.bitmap$0 != true) {
        this.x = "Value";
        this.bitmap$0 = true;
      }
      return this.x;
    }
  }
}

Обратите внимание, что битмап представлен boolean. Если вы добавите другое поле, компилятор увеличит размер поля, чтобы он мог представлять не менее 2 значений, т.е. Как byte. Это просто продолжается для огромных классов.

Но вы можете удивиться, почему это работает? Локальные кеши потока должны быть очищены при вводе синхронизированного блока, так что энергонезависимое значение x будет сброшено в память. В этой статье в блоге объяснение.

Ответ 4

Scala SIP-20 предлагает новую реализацию lazy val, которая правильнее, но на ~ 25% медленнее, чем "текущий" версия.

Предлагаемая реализация выглядит следующим образом:

class LazyCellBase { // in a Java file - we need a public bitmap_0
  public static AtomicIntegerFieldUpdater<LazyCellBase> arfu_0 =
    AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(LazyCellBase.class, "bitmap_0");
  public volatile int bitmap_0 = 0;
}
final class LazyCell extends LazyCellBase {
  import LazyCellBase._
  var value_0: Int = _
  @tailrec final def value(): Int = (arfu_0.get(this): @switch) match {
    case 0 =>
      if (arfu_0.compareAndSet(this, 0, 1)) {
        val result = 0
        value_0 = result
        @tailrec def complete(): Unit = (arfu_0.get(this): @switch) match {
          case 1 =>
            if (!arfu_0.compareAndSet(this, 1, 3)) complete()
          case 2 =>
            if (arfu_0.compareAndSet(this, 2, 3)) {
              synchronized { notifyAll() }
            } else complete()
        }
        complete()
        result
      } else value()
    case 1 =>
      arfu_0.compareAndSet(this, 1, 2)
      synchronized {
        while (arfu_0.get(this) != 3) wait()
      }
      value_0
    case 2 =>
      synchronized {
        while (arfu_0.get(this) != 3) wait()
      }
      value_0
    case 3 => value_0
  }
}

По состоянию на июнь 2013 года этот SIP не был одобрен. Я ожидаю, что он, скорее всего, будет одобрен и включен в будущую версию Scala на основе обсуждения списка рассылки. Следовательно, я думаю, вам было бы разумно прислушаться наблюдение Даниэля Спивака:

Lazy val is * not * free (или даже дешево). Используйте его, только если вы абсолютно нужна лень для правильности, а не для оптимизации.

Ответ 5

Я написал сообщение об этом вопросе https://dzone.com/articles/cost-laziness

Вкратце, штраф настолько мал, что на практике вы можете его игнорировать.