过滤功能不是懒惰的

Question

我正在制作我自己的Java版Stream库以获得乐趣.这是我的班级签名:

class Stream<T> {
  Supplier<T> head;
  Supplier<Stream<T>> tail;
  ...
}

另外,我编写了一个基本的无限流迭代器,它将基于给定的函数生成无限列表:

  public static <T> Stream<T> iterate(T first, Function<T, T> f) {
    return new Stream<T>(
            () -> first,
            () -> {
              T nextElem = f.apply(first);
              if (nextElem == null) {
                return generate(() -> null);
              } else {
                return iterate(nextElem, f);
              }
            }
    );
  }

该函数generate是iterate的一个特例,它永远重复给定的元素.在上面的函数中,我正在生成一个无限序列null来指示流的结束(我不认为我将在流中存储空值).

然后我写了一个reduce函数,其中reduce函数在第二个参数上是惰性的:

  public <U> U reduce(U acc, Function<T, Function<Supplier<U>, U>> f) {
    System.out.println("REDUCE CALL");
    T elem = head.get();
    if (elem != null) {
      return f.apply(elem).apply(() -> this.tail.get().reduce(acc, f));
    } else {
      return acc;
    }
  }

在reduce函数的基础上,我编写了filter函数.

  public Stream<T> filter(Predicate<T> p) {
    System.out.println("FILTER");
    return reduce(generate(() -> null), elem -> acc -> {
      if (p.test(elem)) {
        return new Stream<>(
                () -> elem,
                () -> acc.get()
        );
      } else {
        return acc.get();
      }
    });
  }

最后,我继续使用我自己的Stream类:

  public static void main(String[] args) {
    Stream<Integer> ilist =
            Stream
              .iterate(1, x -> x + 1)
              .filter(x -> x >= 5);
  }

但过滤器不是懒惰的!从下面给出的输出中,我认为filter会对元素进行求值,直到找到与给定谓词匹配的元素.

FILTER
REDUCE CALL
REDUCE CALL
REDUCE CALL
REDUCE CALL
REDUCE CALL

我的代码出了什么问题,如何让我的过滤器功能再次变得懒惰？

更新:基于Sweeper的评论,我在没有使用reduce的情况下又进行了过滤功能.

  public Stream<T> filter2(Predicate<T> p) {
    System.out.println("FILTER2");
    T elem = head.get();
    if (elem == null) {
      return generate(() -> null);
    } else {
      if (p.test(elem)) {
        return new Stream<>(
                () -> elem,
                () -> this.tail.get().filter2(p)
        );
      } else {
        return this.tail.get().filter2(p);
      }
    }
  }

但是,这个功能也不是很懒惰.我使用的主要功能的输出filter2如下:

FILTER2
FILTER2
FILTER2
FILTER2
FILTER2

我该如何解决这个问题,有没有办法通过延迟减少实现一个惰性过滤器？

致谢:本练习和上述功能的实现受到Chiusano和Bjarnason的Scala功能编程一书的启发.

Answer 1

在您没有编写的版本中,reduce元素存在但不满足谓词的情况并不是懒惰的.不像在其他情况下那样将递归调用包装在供应商lambda中,而是急切地获取尾部并立即过滤它.

public Stream<T> filter2(Predicate<T> p) {
    System.out.println("FILTER2");
    T elem = head.get();
    if (elem == null) {
        return generate(() -> null);
    } else {
        if (p.test(elem)) {
            return new Stream<>(
                () -> elem,
                () -> this.tail.get().filter2(p)
            );
        } else {
            return this.tail.get().filter2(p); // <- not lazy!
        }
    }
}

您需要的是一种创建流的方法,以便决定它是否为空,直到稍后.

public class Stream<T> {
    // private constructor(s)

    public static <T> Stream<T> empty() { /* ... */ }

    public static <T> Stream<T> cons(Supplier<T> head, Supplier<Stream<T> tail) { /* ... */ }

    public static <T> Stream<T> lazy(Supplier<Stream<T>> stream) { /* ... */ }

    public Stream<T> filter(Predicate<T> p) {
        if ( /* this stream is empty */ ) {
            return Stream.empty();
        } else if ( /* head element satisfies predicate */ ) {
            // lazily filter tail, cons head element
        } else {
            return Stream.lazy(() -> this.tail.get().filter(p));
        }
    }
}

沿着那条线的东西.