Java 8 中可序列化 lambda 的性能

Question

我在 Brian Goetz 的一些评论中读到了可序列化的 lambda "have significantly higher performance costs compared to nonserializable lambdas"。

我现在很好奇：开销到底在哪里，是什么原因造成的？它只影响 lambda 的实例化，还是影响调用？

在下面的代码中，两种情况（ callExistingInstance() 和 callWithNewInstance() ）是否会受到 "MyFunction" 的可序列化性的影响，还是仅受到第二种情况的影响？

interface MyFunction<IN, OUT> {
    OUT call(IN arg);
}

void callExistingInstance() {

    long toAdd = 1;
    long value = 0;

    final MyFunction<Long, Long> adder = (number) -> number + toAdd;

    for (int i = 0; i < LARGE_NUMBER; i++) {
        value = adder.call(value);
    }
}

void callWithNewInstance() {

    long value = 0;

    for (int i = 0; i < LARGE_NUMBER; i++) {
        long toAdd = 1;

        MyFunction<Long, Long> adder = (number) -> number + toAdd;

        value = adder.call(value);
    }
}

Answer 1

当您 serialize/deserialize 和实例化时，性能会受到影响。只有你的第二个例子受到打击。它昂贵的原因是当你反序列化时，你的 lambda 的底层 class 是通过一种特殊的反射（具有 create/define 和 class 的能力）而不是普通的旧序列化对象（class 定义从何而来？），以及执行一些安全检查...

Answer 2

通常，lambda 实现的运行时部分会生成一个 class，它基本上由一个实现方法组成。生成这样的 class 所需的信息由运行时对 LambdaMetafactory.metafactory 的 bootstrap 方法调用提供。

启用序列化后，事情变得更加复杂。首先，编译后的代码将使用替代的 bootstrap 方法 LambdaMetafactory.altMetafactory，它提供了更大的灵活性，但必须根据参数数组中指定的标志解析可变参数。

然后生成的 lambda class 必须有一个 writeReplace 方法（参见 Serializable documentation) which has to create and return a SerializedLambda 实例的后半部分，其中包含重新创建 lambda 实例所需的所有信息。自lambda 的 class 的单一实现方法仅包含一个简单的委托调用，该 writeReplace 方法和相关常量信息将乘以生成的 class 大小。

还值得注意的是，您的 class 创建可序列化的 lambda 实例将有一个合成方法 $deserializeLambda$ （比较 class documentation of SerializedLambda 作为 lambda writeReplace。这将增加您的 classes 磁盘使用和加载时间（但不影响 lambda 表达式的计算）。

在您的示例代码中，这两种方法都会受到相同时间的影响，因为 bootstrapping 和 class 生成每个 lambda 表达式只发生一次。在随后的评估中，the class generated on the first evaluation will be re-used and only a new instance created (if not even the instance is re-used)。我们在这里讨论的是一次性开销，即使 lambda 表达式包含在循环中，它也只影响第一次迭代。

请注意，如果您在循环中有一个 lambda 表达式，那么可能是一个新的实例为每次迭代创建它循环外肯定在整个循环中只有一个实例。但是这种行为并不依赖于目标接口是否为 Serializable 的问题。它仅取决于表达式是否捕获值（与 this answer 相比）。

请注意，如果您写了

final long toAdd = 1;
MyFunction<Long, Long> adder = (number) -> number + toAdd;

在你的第二种方法中（注意显式 final 修饰符）值 toAdd 将是一个编译时常量并且表达式被编译就像你写了 (number) -> number + 1，即不再捕获值。然后您将在每个循环迭代中获得相同的 lambda 实例（使用当前版本的 Oracle JVM）。因此，是否创建新实例的问题有时取决于上下文的一小部分。但通常情况下，性能影响很小。

Java 8 中可序列化 lambda 的性能

Performance of serializable lambdas in Java 8

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