[Kotlin] Lazy

Lazy 동작방식이 궁금하다 알고쓰자 lazy…..

lazy 란?

초기화 지연
호출 시점에 by lazy 정의에 의해서 초기화를 진행한다
val(immutable) 에서만 사용이 가능하다
초기화를 위해서는 함수명이라도 적어야 한다
lazy를 사용하는 경우 기본 Synchronized 로 동작한다

Delegated property

lazy를 이해하기 위해서는 프로퍼티 위임(delegated property)을 이해해야 한다
프로퍼티 위임은 프로퍼티에 대한 getter / setter를 위임해 위임받은 객체로 하여금 값을 읽고 쓸 때 어떠한 중간 동작을 수행하는 기능이다
예시 코드

val / var <property name>: <Type> by <delegate>
val sampleAdapter: SampleAdapter by lazy { SampleAdapter(data)) }

by <delegate> 형식으로 프로퍼티 위임을 선언할 수 있다
val sampleAdapter: SampleAdapter 까지가 property 이고
by lazy { SampleAdapter(data)) } 까지가 delegate 이다

lazy 동작 방식

LazyJVM.kt 파일에 선언되어있는 lazy의 모습이다

/* 기본적으로 람다를 전달받아서 처리 */
public actual fun <T> lazy(initializer: () -> T): Lazy<T> = SynchronizedLazyImpl(initializer)

/* thread mode를 선택해서 처리 */
public actual fun <T> lazy(mode: LazyThreadSafetyMode, initializer: () -> T): Lazy<T> =
    when (mode) {
        LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED -> SynchronizedLazyImpl(initializer)
        LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION -> SafePublicationLazyImpl(initializer)
        LazyThreadSafetyMode.NONE -> UnsafeLazyImpl(initializer)
    }

기본적인 람다를 전달받아서 처리하는 경우
- lazy()는 람다를 전달받아서 저장한 Lazy 인스턴스를 반환한다
- 최초 getter 실행은 lazy()에 넘겨진 람다를 실행하고, 결과를 기록한다. 이후 getter 실행은 기록된 값을 반환한다
- 즉, lazy는 프로퍼티의 값에 접근하는 최초 시점에 초기화를 수행하고, 결과를 저장한 뒤 기록된 값을 재반환하는 인스턴스를 생성하는 함수이다
- SynchronizedLazyImpl 을 호출하고있는 모습을 볼 수 있다
mode를 선택해서 넘겨주는 경우
- SYNCHRONIZED : SynchronizedLazyImpl
  - 기본값이 SYNCHRONIZED
  - 초기화가 최초 호출되는 단 하나의 스레드에서만 처리된다
  - 다른 스레드는 이후 그 값을 그대로 참조한다
- PUBLICATION : SafePublicationLazyImpl
  - 여러 스레드에서 동시에 호출될 수 있으며, 초기화도 모든 혹은 일부의 스레드들에서 동시에 실행이 가능하다
  - 다른 스레드에서 이미 초기화된 값이 할당되었다면 별도의 초기화를 수행하지 않고, 그 값을 반환한다
- NONE : UnsafeLazyImpl
  - 초기화가 되지 않은 겨웅 무조건 초기화를 실행하여 값을 기록한다
  - 멀티스레딩에서는 NPE가 발생할 수 있어서 안전하지 않다

SynchronizedLazyImpl

private class SynchronizedLazyImpl<out T>(initializer: () -> T, lock: Any? = null) : Lazy<T>, Serializable {
    private var initializer: (() -> T)? = initializer // #1
    @Volatile private var _value: Any? = UNINITIALIZED_VALUE // #2
    // final field is required to enable safe publication of constructed instance
    private val lock = lock ?: this

    override val value: T
        get() {
            val _v1 = _value
            if (_v1 !== UNINITIALIZED_VALUE) { // #3
                @Suppress("UNCHECKED_CAST")
                return _v1 as T
            }

            return synchronized(lock) { // #4
                val _v2 = _value
                if (_v2 !== UNINITIALIZED_VALUE) {
                    @Suppress("UNCHECKED_CAST") (_v2 as T)
                } else { 
                    val typedValue = initializer!!()
                    _value = typedValue // #5
                    initializer = null // #6
                    typedValue
                }
            }
        }

    override fun isInitialized(): Boolean = _value !== UNINITIALIZED_VALUE

    override fun toString(): String = if (isInitialized()) value.toString() else "Lazy value not initialized yet."

    private fun writeReplace(): Any = InitializedLazyImpl(value)
}

synchronized 를 호출하기 때문에 기본적으로 Thread safe 구조이다

Thread Safe 어떤 함수나 변수, 혹은 객체가 여러 스레드로부터 동시에 접근이 이루어져도 프로그램의 실행에 문제가 없음을 뜻한다
특별히 모드를 선택하지 않으면 기본적으로 단 한번만 초기화를 수행하는 SynchronizedLazyImpl 구현코드이다
#1 : 전달된 initializer 람다를 initializer 프로퍼티에 저장한다
#2 : _value 프로퍼티를 통해 값을 저장하지만, 초기화 전 이기 때문에 초기값인 UNINITIALIZED_VALUE 를 저장
#3 : 다른 스레드에서 synchronized() 블록에 진입해 이미 초기화가 끝날 수 있으므로, _value 의 UNINITIALIZED_VALUE 여부를 체크해서 값이 있으면 해당 값을 그대로 반환한다
#4 : synchronized() 를 통해서 초기화 블록을 실행한다
#5 : 아직 초기화가 되어있지 않다면, 람다식을 처리하고 반환값을 저장한다
#6 : 초기화 완료에 따라 불필요해진 initializer 는 null로 초기화한다

참고사이트

[Kotlin] Lazy

kotlin by lazy

[Kotlin] Lazy

lazy 란?

Delegated property

lazy 동작 방식

SynchronizedLazyImpl

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