Java memoization方法

Question

我遇到了一个有趣的问题,并想知道是否以及如何在Java中完成:创建一个可以记住任何函数/方法的方法.该方法具有以下参数:方法/函数及其参数.

例如,假设我有这种方法:

int addOne(int a) { return a + 1;}

并且我使用相同的参数调用我的memoization方法两次:例如addOne和5,第一个调用应该实际调用addOne方法并返回结果并且还存储该给定参数的结果.第二次我打电话的时候应该知道之前已经打过电话,只是查看上一个答案.

我的想法是有一个类似于HashMap<Callable,HashMap<List<Objects>,Object>>你将存储以前的答案并在以后查找它们的地方.我认为这可以用lambda表达式以某种方式完成但我不熟悉它们.我不太确定写这个方法,并希望得到一些帮助.

这可以通过这种方法完成吗？

Answer 1

在Java 8中,您可以这样做:

Map<Integer, Integer> cache = new ConcurrentHashMap<>();

Integer addOne(Integer x) {
    return cache.computeIfAbsent(x -> x + 1);
}

这是一个很好的教程.它适用于任何方法.

从教程:

Memoizer类:

public class Memoizer<T, U> {
    private final Map<T, U> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    private Memoizer() {}
    private Function<T, U> doMemoize(final Function<T, U> function) {
        return input -> cache.computeIfAbsent(input, function::apply);
    }

    public static <T, U> Function<T, U> memoize(final Function<T, U> function) {
        return new Memoizer<T, U>().doMemoize(function);
    }
}

如何使用课程:

Integer longCalculation(Integer x) {
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException ignored) {
    }
    return x * 2;
}
Function<Integer, Integer> f = this::longCalculation;
Function<Integer, Integer> g = Memoizer.memoize(f);

public void automaticMemoizationExample() {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    Integer result1 = g.apply(1);
    long time1 = System.currentTimeMillis() - startTime;
    startTime = System.currentTimeMillis();
    Integer result2 = g.apply(1);
    long time2 = System.currentTimeMillis() - startTime;
    System.out.println(result1);
    System.out.println(result2);
    System.out.println(time1);
    System.out.println(time2);
}

输出:

2
2
1000
0

Answer 2

MethodHandle如果你愿意放弃参数的类型安全性,你可以用Java 8 和lambda 来记忆任何函数:

public interface MemoizedFunction<V> {
    V call(Object... args);
}

private static class ArgList {
    public Object[] args;

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) {
            return true;
        }
        if (!(o instanceof ArgList)) {
            return false;
        }

        ArgList argList = (ArgList) o;

        // Probably incorrect - comparing Object[] arrays with Arrays.equals
        return Arrays.equals(args, argList.args);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return args != null ? Arrays.hashCode(args) : 0;
    }
}

public static <V> MemoizedFunction<V> memoizeFunction(Class<? super V> returnType, Method method) throws
                                                                                                  IllegalAccessException {
    final Map<ArgList, V> memoizedCalls = new HashMap<>();
    MethodHandles.Lookup lookup = MethodHandles.lookup();
    MethodHandle methodHandle = lookup.unreflect(method)
                                      .asSpreader(Object[].class, method.getParameterCount());
    return args -> {
        ArgList argList = new ArgList();
        argList.args = args;
        return memoizedCalls.computeIfAbsent(argList, argList2 -> {
            try {
                //noinspection unchecked
                return (V) methodHandle.invoke(args);
            } catch (Throwable throwable) {
                throw new RuntimeException(throwable);
            }
        });
    };
}

工作实例

这创建了一个包含函数的变量lambda,几乎与call(Object...args)在构造lambda之后直接调用函数(即,内部没有反射)一样快,因为我们使用MethodHandle.invoke()而不是Method.invoke().

你仍然可以在没有lambdas(替换为匿名类)和MethodHandles(替换为Method.invoke)的情况下执行此操作,但是会有性能损失使得这对性能敏感的代码不那么有吸引力.