高性能高安全性的最佳选择：Kotlin Immutable Collection 及纯函数的思考
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高性能高安全性的最佳选择：Kotlin Immutable Collection 及纯函数的思考
飞书用户72413月2日创建
在之前的一篇文章中我提到过纯函数在 kotlin 中的一些运用和纯函数的好处：一个 Kotlin 开发，对于纯函数的思考，简单来说，纯函数为我们带来了可缓存性，并发安全，高度可测性以及清晰的依赖。在这篇文章中我会简单说说可变性是怎样导致程序的不安全性的，也会介绍一种实现纯的方案：kotlin immutable collections，以及我对其的一些思考和优化，还会将其和 guava 做对比。
糟糕的可变性
1.
多线程不安全
众所周知，在多线程的情况下，通常总是无可避免的访问一些在多个线程之间共享的变量，同时为了对多线程数据收集，通常做法也都是多线程同时写入(change var field)或改变(操作 mutable list)同一变量，通常这导致了我们经常需要使用一些线程安全的结构，也需要进行多线程之间的加锁操作。但这对程序员来说很显然就是一种很大的危险性。
2.
Kotlin 的 List 仅仅表示列表，不保证不可变
很多人可能认为只要某个对象的类型是 List 就是不可变的，但实际上这是错误的，尝试运行下面的代码，你会发现即便 kotlin toList 返回的仅仅是个 List<T>，也是能够将其强转后添加元素的。这源于 kotlin 在背后对其的实现是使用 MutableList 来实现的，他实现了 List，但它是可变的。
val originList = arrayOf(1, 2, 3).toList() as MutableList<Int>
originList.add(4)
println(originList) // [1, 2, 3, 4]
3.
列表合并时需要对象拷贝
通常在合并两个列表的时候，在 Kotlin 中我们直接使用 + 运算符即可，背后会创建一个新的列表，并将两个列表的值全都塞入新列表，这其实造成了一些性能开销。
当时我就在想，为什么不直接同时持有两个对象的引用，并用 index 和 offset 实现一个新的 List object 呢？这样就避免了拷贝的开销。原因就是上面提到的，List 无法保证其不可变性，直接持有两个对象引用是危险的，很可能在其中一个列表改动后造成列表访问越界。
4.
危险的生命周期使用
在 Android 开发中，通常总会接触到很多的生命周期事件，类似于 onCreate, onDestory，并且你的代码往往仅能够在这两个生命周期之间进行 UI 关联的操作，这导致了很多的危险。一个常见的例子是你发起了一个网络请求，但在请求结束回来后 activity 已经被销毁了，此时相关方法可能已经无法调用(如 ViewModel)
基于上文这么糟糕的可变性，下文我就来介绍其中的一个解决方案：Immutable collection
Immutable collection
上文中我们说到由于列表合并时，List 无法保证其不可变性，这导致了我们不能直接复用原列表并通过引用建立联系，但如果我们显式用一个类型来保证不可变性，那么问题就能够得到解决，我们也可以直接使用 offset 来对列表进行合并，下文为一个使用 kotlinx immutable collection 的例子，我们直接上测试！
fun <T> listPlus(payload: List<List<T>>): List<T> {
var current = emptyList<T>()
payload.forEach { current = current + it }
return current
}
fun <T> flatten(payload: List<List<T>>): List<T> = payload.flatten()
fun <T> ktImmutable(input: List<List<T>>): List<T> {
var current = persistentListOf<T>()
input.forEach { current += it }
return current
}
fun <T> guavaImmutable(input: List<List<T>>): List<T> {
var current: ImmutableList<T> = ImmutableList.of()
input.forEach { current = ImmutableList.builder<T>().addAll(current).addAll(it).build() }
return current
}
执行与 payload 的生产代码如下：
fun main() {
val random = Random(System.currentTimeMillis())
val payload = List(10000) {
List(random.nextInt(8, 200)) { random.nextInt() }
}
println("listPlus cost ${measureTimeMillis { listPlus(payload) }}ms")
println("flatten cost ${measureTimeMillis { flatten(payload) }}ms")
println("kt immutable cost ${measureTimeMillis { ktImmutable(payload) }}ms")
println("guava immutable cost ${measureTimeMillis { guavaImmutable(payload) }}ms")
}
最终得到的结果如下：