Java中的惰性计算简介

Java中的惰性计算简介2013-09-19 Neal Ford 惰性计算（尽可能延迟表达式求值）是许多函数式编程语言的特性。惰性集合在需要时提供其元素，无需预先计算它们，这带来了一些好处。首先，您可以将耗时的计算推迟到绝对需要的时候。其次，您可以创造无限个集合，只要它们继续收到请求，就会继续提供元素。第三，map 和 filter 等函数的惰性使用让您能够得到更高效的代码。Java 并没有为惰性提供原生支持，但一些框架和后继语言支持这种惰性，我会在本期和下期文章中探讨它们。

假定使用此伪代码片段来打印列表的长度：

print length（[2+1, 3*2, 1/0, 5-4]）

如果您尝试执行此代码，结果会因为代码的编程语言类型的不同而有所不同：严格或不严格（也被称为惰性）。在严格的编程语言中，执行（或编译）此代码产生一个 DivByZero 异常，原因是列表的第三个元素。在不严格的语言中，其结果是 4，它准确地报告了列表中的项目数。毕竟，我调用的方法是 length（），而不是 lengthAndThrowExceptionWhenDivByZero（）！Haskell 是为数不多的仍在使用的不严格语言。可惜的是，Java 不支持不严格的计算，但您仍然可以在 Java 中使用惰性的概念。

在 Java 中的惰性迭代器

Java 缺乏对惰性集合的原生支持，但这并不意味着您不能使用 Iterator 模拟一个惰性集合。在本系列的前几篇文章中，我使用了一个简单的素数算法来说明函数式概念。我会在上期文章中介绍的优化类的基础上展开本文的讨论，同时提供清单 1 中展示的增强：

清单 1. 确定素数的简单算法

import java.util.HashSet;import java.util.Set;import static java.lang.Math.sqrt;public class Prime {public static boolean isFactor（int potential, int number） {return number % potential == 0;}public static Set<Integer> getFactors（int number） {Set<Integer> factors = new HashSet<Integer>（）;factors.add（1）;factors.add（number）;for （int i = 2; i < sqrt（number） + 1; i++）if （isFactor（i, number）） {factors.add（i）;factors.add（number / i）;}return factors;}public static int sumFactors（int number） {int sum = 0;for （int i : getFactors（number））sum += i;return sum;}public static boolean isPrime（int number） {return number == 2 || sumFactors（number） == number + 1;}public static Integer nextPrimeFrom（int lastPrime） {lastPrime++;while （！ isPrime（lastPrime）） lastPrime++;return lastPrime;}}

前面的一期文章详细讨论了这个类是如何确定某个整数是否是素数的细节。在清单 1 中，我添加了 nextPrimeFrom（）方法，根据输入的参数生成下一个素数。该方法在本文即将出现的示例中发挥了重要的作用。

一般情况下，开发人员认为迭代器会使用集合作为后备存储，但是支持 Iterator 接口的任何集合都符合这个条件。因此，我可以创建一个素数的无限迭代器，如清单 2 所示：

清单 2. 创建一个惰性迭代器

public class PrimeIterator implements Iterator<Integer> {private int lastPrime = 1;public boolean hasNext（） {return true;}public Integer next（） {return lastPrime = Prime.nextPrimeFrom（lastPrime）;}public void remove（） { throw new RuntimeException（"Can"t change the fundamental nature of the universe！"）;}}