kotlin—lazy及其原理

Posted 2023-04-15

参考技术A lazy是属性委托的一种，是有kotlin标准库实现。它是属性懒加载的一种实现方式，在对属性使用时才对属性进行初始化，并且支持对属性初始化的操作时进行加锁，使属性的初始化在多线程环境下线程安全。lazy默认是线程安全的。

lazy既然是属性委托的一种，那么其语法也遵循属性委托的语法：

对应的lazy 的语法为：

由于lazy为函数，其最后一个参数是函数，那么可以使用lamda的语法代替最后一个函数参数：

通过2中的语法，我们知道lazy是kotlin标准库中的重载函数，我们先从标准库lazy的函数的分析其原理：

lazy函数默认情况下是同步安全锁模式，其可以指定线程同步模式、线程公有模式、非线程安全模式，也在同步模式时指定使用的锁对象，lazy函数会创建懒加载类的实现类，通过懒加载类的实现类实现不同模式的懒加载。
我们依次分析SynchronizedLazyImpl、SafePublicationLazyImpl、UnsafeLazyImpl这三种模式是怎么实现懒加载的：

SynchronizedLazyImpl是同步模式的懒加载，它是lazy的默认实现，其在多线程环境下进行初始化是线程安全的，我们看看其源码实现：

同步模式的懒加载SynchronizedLazyImpl的实现原理其实是使用两个属性，一个是公有属性value—对外代表属性的值，一个是私有属性_value——是真正的值。value的get内部对_value进行初始化，如果_value已初始化则直接返回，如果没有初始化过则加锁并调用初始化函数把返回值赋值给_value。

SafePublicationLazyImpl是多线程环境下的公共线程安全模式，我们从其源码分析其原理:

公共线程安全模式SafePublicationLazyImpl与同步模式SynchronizedLazyImpl的区别在于，SafePublicationLazyImpl使用自旋锁进行初始化操作，而SynchronizedLazyImpl是要同步锁的方式进行初始化操作，其他与SynchronizedLazyImpl的实现一样。

SafePublicationLazyImpl是非线程安全的懒加载实现模式，在单线程下进行初始化是没啥问题，但是多线程下是进行初始化是不安全的，我们从其源码分析其原理：

SafePublicationLazyImpl与前面的两种模式的实现方式不一样就是初始化时没有加任何锁，其它是一样的。

上面分析了使用lazy函数之后返回了不同的懒加载实现类及各懒加载实现类的原理，所以lazy的语句最终语句的是：
val propertyName by [SynchronizedLazyImpl | SafePublicationLazyImpl | UnsafeLazyImpl]
但具体是怎么个懒加载实现类的value的get方法呢？——下面我们举例，然后通过编译后的字节码分析器实现原理:
举例：

编译后的字节码文件:

通过对生成的字节码的分析，lazy的原理：

注意lazy实现了懒加载，达到在使用时才进行初始化的目的，但是也为此增加了一个懒加载类，如果一个类的初始化操作不耗时却使用lazy进行懒加载是不明智的，lazy的适合场景是类的初始化操作比较耗时占资源。

Kotlin 中的 by lazy与lateinit

lateinit 只用于变量 var

而 lazy 只用于常量 val

lateinit 应用于初始化第一次为空。但是调用前必须有赋值 否则报错。

lazy 应用于单例模式(if-null-then-init-else-return)，而且当且仅当变量被第一次调用的时候，委托方法才会执行。