Мемоизация | Функциональное программирование

12.07.2024 / 15:49 от aNNiMON

Java functional programming, memoization, supplier

Недавно мы в команде столкнулись с такой проблемой. Есть сервис, который преобразует небольшие порции данных из одного вида в другой. Скажем, из записи Input в запись Output.

[копировать] [скачать]
record Input(String id, LocalDate date, List<User> users) {}
record User(String id, String fullname) {}
 
record Output(String id, LocalDate date, List<ExternalUser> users) {}
record ExternalUser(String id, String fullname) {}
 
public class SomeDataExportMapper {
    private final Preferences preferences;
 
    public List<Output> export(List<Input> input) {
        return input.stream().map(this::toOutput).toList();
    }
 
    private Output toOutput(Input input) {
        return Output.builder()
                .id(input.id())
                .date(input.date())
                .users(input.users().stream().map(this::toExternalUser).toList())
                .build();
    }
 
    private ExternalUser toExternalUser(User user) {
        String pattern = getPseudonymizationPattern();
        return ExternalUser.builder()
                .id(input.id())
                .fullname(pattern != null ? pattern : user.fullname())
                .build();
    }
 
    private String getPseudonymizationPattern() {
        return preferences.retrieve(StringParam.PSEUDONYMIZATION_PATTERN);
    }
}

Проблема вот в чём. В зависимости от настроек, часть полей должна скрываться. Получение значения из настроек выполняется довольно быстро, но из-за того, что у нас несколько уровней вложенности данных, а настройку читаем внутри, это замедляет работу. Настройка меняется не часто, но и кэшировать её не хотелось бы. В идеале хочется обновлять значение каждый раз перед началом преобразования. Решение с прокидыванием параметра в каждый метод сразу отметаем, так как это ухудшает код, а ссылки на методы заменяются на лямбды:

[копировать] [скачать]
public class SomeDataExportMapper {
    public List<Output> export(List<Input> input) {
        final String pseudonymizationPattern = getPseudonymizationPattern();
        return input.stream().map(i -> toOutput(i, pseudonymizationPattern)).toList();
    }
 
    private Output toOutput(Input input, String pseudonymizationPattern) {
        return Output.builder()
                .users(input.users().stream().map(u -> toExternalUser(u, pseudonymizationPattern)).toList())
                // ...
    }
}

Как поступить иначе? Можно сделать дополнительное поле со значением:

[копировать] [скачать]
public class SomeDataExportMapper {
    private String pseudonymizationPattern;
 
    public List<Output> export(List<Input> input) {
        pseudonymizationPattern = getPseudonymizationPattern();
        return input.stream().map(this::toOutput).toList();
    }
 
    // ...
 
    private ExternalUser toExternalUser(User user) {
        return ExternalUser.builder()
                .id(input.id())
                .fullname(pseudonymizationPattern != null ? pseudonymizationPattern : user.fullname())
                .build();
    }
}

Так как поле перезаписывается каждый раз при старте преобразования, никаких проблем с неактуальным значением параметра не будет.

Но как сделать, чтобы вообще исключить чтение параметра, если такой необходимости нет? В этом поможет функциональное программирование — Supplier и мемоизация.

Supplier позволит обернуть реальное чтение параметра в некий контейнер, который без надобности вызываться не будет. Это ещё зовётся ленивостью.
А мемоизация позволит закешировать значение, если оно уже было однажды получено.

[копировать] [скачать]
public class MemoizingSupplier<T> implements Supplier<T> {
    private Supplier<T> delegate;
    private T value;
 
    public static <T> Supplier<T> memoize(Supplier<T> s) {
        return s instanceof MemoizingSupplier ? s : new MemoizingSupplier<>(s);
    }
 
    private MemoizingSupplier(Supplier<T> s) {
        this.delegate = s;
    }
 
    @Override
    public T get() {
        if (delegate != null) {
            value = delegate.get();
            delegate = null;
        }
        return value;
    }
}

Если в таком supplier не вызывать метод get(), то и реальное значение не будет никогда прочитано.
В остальных случаях, вне зависимости от количества обращений к методу get(), чтение будет происходить лишь один раз:

[копировать] [скачать]
public class SomeDataExportMapper {
    private final Preferences preferences;
    private Supplier<String> pseudonymizationPatternSupplier;
 
    public List<Output> export(List<Input> input) {        
        pseudonymizationPatternSupplier = getPseudonymizationPatternSupplier();
        return input.stream().map(this::toOutput).toList();
    }
 
    // Output toOutput(Input input) { .. }
 
    private ExternalUser toExternalUser(User user) {
        String pattern = pseudonymizationPatternSupplier.get();
        return ExternalUser.builder()
                .id(input.id())
                .fullname(pattern != null ? pattern : user.fullname())
                .build();
    }
 
    private Supplier<String> getPseudonymizationPatternSupplier() {
        return memoize(() -> preferences.retrieve(StringParam.PSEUDONYMIZATION_PATTERN));
    }
}