详解如何在Java中实现懒加载

Java 中如何实现懒加载

懒加载是一种常见的优化技术,它可以延迟对象的创建或初始化,直到对象第一次被使用时才进行。这种技术可以帮助我们减少资源的浪费,提高程序的运行效率。

在 Scala 中,我们可以使用关键字 lazy 来定义惰性变量,实现延迟加载(懒加载)。但是在 Java 中,我们需要使用其他的技术来实现懒加载。在本文中,我们将介绍如何使用 Java 中的 Supplier 接口和双重检查锁定模式来实现懒加载,并保证只初始化一次。

使用 Supplier 接口实现懒加载

Java 中的 Supplier 接口是一个函数式接口,用于提供类型为 T 的对象。我们可以通过传递一个 lambda 表达式给 Supplier 接口的实例来实现懒加载。

下面是一个使用 Supplier 接口实现懒加载的示例代码:

import java.util.function.Supplier;

public class Lazy<T> {
 private final Supplier<T> supplier;
 private T value;

 public Lazy(Supplier<T> supplier) {
 this.supplier = supplier;
 }

 public T get() {
 if (value == null) {
 value = supplier.get();
 }
 return value;
 }
}

在上面的代码中,我们定义了一个泛型类 Lazy<T>,并在构造函数中传入一个 Supplier<T> 对象。在 get() 方法中,我们使用 value 变量来缓存 T 类型的对象,并在需要时调用 supplier.get() 方法获取 T 类型的对象。由于 value 变量只会被初始化一次,因此能够保证只有在需要时才会初始化 value 变量。

以下是使用 Lazy 类的示例代码:

public class LazyDemo {
 public static void main(String[] args) {
 Lazy<String> lazyString = new Lazy<>(() -> {
 System.out.println("Initializing lazy string...");
 return "Hello, World!";
 });

 System.out.println(lazyString.get());
 System.out.println(lazyString.get());
 System.out.println(lazyString.get());
 }
}

在上面的代码中,我们创建了一个 Lazy<String> 对象,并传入一个 lambda 表达式,用于提供 String 类型的对象。在 main() 方法中,我们多次调用 lazyString.get() 方法,并打印返回值。由于 value 变量只会被初始化一次,因此只有在第一次调用 lazyString.get() 方法时会输出 "Initializing lazy string...",后续调用时不会输出。

使用双重检查锁定模式实现懒加载

双重检查锁定模式是一种常见的用于实现懒加载的技术。它利用了同步块和 volatile 关键字来确保线程安全和懒加载。

以下是使用双重检查锁定模式实现懒加载

第一步,创建一个Java类,并声明一个泛型类型,以存储惰性计算的值。在我们的示例中,我们将使用泛型类型T,以便我们可以使用Lazy类来存储任何类型的值。

public class Lazy<T> {
 private final Supplier<T> supplier;
 private volatile T result;

 public Lazy(Supplier<T> supplier) {
 this.supplier = supplier;
 }

 public T get() {
 T value = result;
 if (value == null) {
 synchronized (this) {
 value = result;
 if (value == null) {
 value = supplier.get();
 result = value;
 }
 }
 }
 return value;
 }
}

在上面的代码中,我们声明了一个私有Supplier类型的成员变量supplier,它将计算值的函数作为参数传递。我们还声明了一个volatile类型的成员变量result,用于存储计算的结果,并确保在多线程环境下正确使用。

第二步,实现惰性加载的逻辑。在我们的Lazy类中,我们实现了一个get()方法,该方法返回计算结果。在get()方法中,我们使用了双重检查锁定机制来确保懒加载的正确性。在第一次调用get()方法时,我们检查result变量是否为空。如果为空,我们使用synchronized代码块来避免多个线程同时计算值。在synchronized代码块中,我们再次检查result变量是否为空,以确保在锁定时另一个线程未计算出值。如果为空,我们调用supplier.get()方法来计算值,并将结果存储在result变量中。在计算完成后,我们将值返回给调用者。

第三步,使用单例模式确保只初始化一次。为了确保只初始化一次,我们将result变量声明为volatile类型,并使用双重检查锁定机制。在计算值的过程中,如果另一个线程已经计算了值,则返回先前计算的结果。

第四步,测试我们的Lazy类是否按预期工作。在测试中,我们将创建一个名为TestLazy的类,并声明一个Lazy类型的变量,然后将一个匿名函数传递给Lazy类的构造函数来计算一个值。我们将使用该变量的值来测试惰性加载和单例模式的正确性。

来计算一个值。我们将使用该变量的值来测试惰性加载和单例模式的正确性。

public class TestLazy {
 public static void main(String[] args) {
 Lazy<Integer> lazyValue = new Lazy<>(() -> {
 int result = 100 + 200;
 System.out.println("Calculating value...");
 return result;
 });

 System.out.println("Before calling get()");
 // 第一次调用
 int value1 = lazyValue.get();
 System.out.println("After calling get()");
 // 第二次调用
 int value2 = lazyValue.get();
 System.out.println("After calling get() again");

 System.out.println("value1: " + value1);
 System.out.println("value2: " + value2);

 // 判断是否为同一个对象
 System.out.println("Is same instance: " + (lazyValue == lazyValue));
 }
}

运行该测试类后,我们期望看到的输出是:

vbnetCopy code
Before calling get()
Calculating value...
After calling get()
After calling get() again
value1: 300
value2: 300
Is same instance: true

输出表明,第一次调用get()方法时,计算值的函数被调用并计算出值。在第二次调用get()方法时,我们没有看到“Calculating value…”这个输出,这证明了惰性加载的正确性。此外,我们还检查了两次获取到的值是否相等,以及对象是否是同一个实例,这证明了单例模式的正确性。

最后,我们现在已经有了一个实现懒加载的Lazy类,该类使用Supplier接口实现了惰性加载和单例模式,使得我们可以轻松地延迟计算值,同时避免了多次初始化变量的问题。

作者:码厂一颗草

%s 个评论

要回复文章请先登录注册