Scala Stream尾部懒惰和同步

Question

在他的一个视频中(关于Scala的懒惰评估,即lazy关键字),Martin Odersky展示了以下cons用于构建的操作的实现Stream:

def cons[T](hd: T, tl: => Stream[T]) = new Stream[T] {
  def head = hd
  lazy val tail = tl
  ...
}

因此,tail使用该语言的惰性评估功能简明扼要地编写操作.

但实际上(在Scala 2.11.7中),实现tail有点不那么优雅:

@volatile private[this] var tlVal: Stream[A] = _
@volatile private[this] var tlGen = tl _
def tailDefined: Boolean = tlGen eq null
override def tail: Stream[A] = {
  if (!tailDefined)
    synchronized {
      if (!tailDefined) {
        tlVal = tlGen()
        tlGen = null
      }
    }

  tlVal
}

双重检查锁定和两个易失性字段:这大致是如何在Java中实现线程安全的惰性计算.

所以问题是:

1. lazyScala的关键字在多线程情况下是否提供任何"评估的最大一次"保证？
2. 实际tail实现中使用的模式是否是在Scala中进行线程安全的惰性求值的惯用方法？

Answer 1

Scala 的惰性关键字在多线程情况下不提供任何“最多评估一次”保证吗？

是的，确实如此，正如其他人所说。

真实尾部实现中使用的模式是在 Scala 中进行线程安全惰性求值的惯用方法吗？

编辑：

我想我已经找到了为什么不这样做的实际lazy val答案。Stream具有面向公众的 API 方法，例如hasDefinitionSize继承自TraversableOnce. 为了知道 aStream的大小是否有限，我们需要一种在不具体化底层 Stream尾部的情况下进行检查的方法。由于lazy val实际上并没有暴露底层位，所以我们不能这样做。

这是由SI-1220支持的

为了强调这一点，@Jasper-M指出LazyListstrawman中的新api（Scala 2.13集合改造）不再有这个问题，因为整个集合层次结构已经被重新设计，不再有这样的问题。

与性能相关的问题

我想说“这取决于”你从哪个角度看待这个问题。从 LOB 的角度来看，lazy val为了实现的简洁性和清晰度，我肯定会选择使用。但是，如果您从 Scala 集合库作者的角度来看，事情就会开始变得不同。可以这样想，您正在创建一个库，该库可能会被许多人使用并在世界各地的许多机器上运行。这意味着您应该考虑每个结构的内存开销，特别是如果您自己创建这样一个重要的数据结构。

我这样说是因为当您使用 时lazy val，根据设计您会生成一个附加Boolean字段，该字段会标记该值是否已初始化，并且我假设这是库作者想要避免的情况。JVM 上a 的大小Boolean当然取决于 VM，即使是一个字节也是需要考虑的，特别是当人们生成大量Stream数据时。再说一次，这绝对不是我通常会考虑的事情，而且绝对是对内存使用的微观优化。

我认为性能是关键点之一的原因是SI-7266，它修复了 Stream 中的内存泄漏。请注意跟踪字节代码以确保生成的类中不保留任何额外值的重要性。

实现上的区别在于，tail是否初始化的定义是检查生成器的方法实现：

def tailDefined: Boolean = tlGen eq null

而不是类中的一个字段。