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面试题:Kotlin作用域构建器的性能差异比较

对比Kotlin中run、with、let、also和apply这几个作用域构建器在性能方面可能存在的差异,从字节码层面分析原因,并说明在不同业务场景下如何选择最优的作用域构建器以提高程序性能。
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编程语言Kotlin

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面试题答案

一键面试

性能差异及字节码层面原因

  1. run
    • 性能特点run 函数在字节码层面相对常规。它既可以作为扩展函数在对象上调用,也可以作为顶级函数接收一个 lambda 表达式。当作为扩展函数时,它会将调用对象作为 lambda 的接收者。
    • 字节码分析:生成的字节码中,会涉及对象的加载和方法调用,对于扩展函数形式,会有将对象传递给 lambda 的操作。例如,假设有 obj.run { /* code */ },字节码会加载 obj,并将其作为后续 lambda 执行的上下文。
  2. with
    • 性能特点with 是一个顶级函数,接收一个对象和一个 lambda。它的性能与 run 作为扩展函数调用时类似,将对象作为 lambda 的接收者。
    • 字节码分析:字节码同样会加载传入的对象,并将其传递给 lambda 作为执行上下文,在对象操作和上下文传递方面与 run 扩展函数形式相近。例如 with(obj) { /* code */ },字节码处理与 run 扩展函数形式类似,加载 obj 并设置为 lambda 执行环境。
  3. let
    • 性能特点let 主要用于对象的空安全处理和作用域内变量的转换。它将调用对象作为 lambda 的参数,而不是接收者。在字节码层面,由于是参数传递,与 runwith 的接收者方式略有不同。
    • 字节码分析:字节码会将对象作为参数传递给 lambda,这种方式在某些情况下可能会产生稍微不同的栈操作。例如 obj?.let { it -> /* code */ },字节码会先检查 obj 是否为空,然后将 obj 作为参数传递给 lambda,与 runwith 相比,在对象传递到 lambda 的方式上有差异。
  4. also
    • 性能特点also 主要用于对对象进行额外操作并返回原对象。它和 let 类似,将调用对象作为 lambda 的参数。在字节码层面,操作与 let 有相似之处,但返回值是原对象。
    • 字节码分析:字节码会加载对象并作为参数传递给 lambda,最后返回原对象。例如 obj.also { it -> /* code */ },字节码在处理对象传递给 lambda 后,会执行返回原对象的操作,与 let 相比,返回值处理不同。
  5. apply
    • 性能特点apply 将调用对象作为 lambda 的接收者,并且返回原对象。在字节码层面,与 run 扩展函数类似,但返回原对象。
    • 字节码分析:字节码会加载对象并设置为 lambda 的接收者,最后返回原对象。例如 obj.apply { /* code */ },字节码在处理对象作为接收者执行 lambda 后,会执行返回原对象的操作,与 run 扩展函数相比,返回值处理不同。

总体而言,在性能上这些函数的差异相对较小,现代 JVM 编译器在优化字节码方面能够减少因调用方式不同带来的性能差距。

不同业务场景下的选择

  1. 对象配置场景
    • 选择apply
    • 原因:当需要对一个对象进行一系列配置操作时,apply 非常合适。例如创建一个 TextView 并配置其属性:
val textView = TextView(context).apply {
    text = "Hello"
    textSize = 16f
    setTextColor(Color.BLACK)
}
- **性能优势**:它将对象作为接收者,代码简洁易读,并且返回原对象,符合配置对象并返回该对象的需求,无需额外处理返回值。

2. 空安全处理及转换场景 - 选择let - 原因:在处理可能为空的对象并进行转换操作时,let 很有用。例如从一个可能为空的字符串中获取长度:

val str: String? = null
val length = str?.let { it.length }
- **性能优势**:它结合空安全操作符 `?.`,在对象不为空时将对象作为参数传递给 lambda 进行处理,在空安全处理和对象操作的结合上表现出色,且字节码层面对于这种空安全和参数传递的处理较为高效。

3. 对象操作并返回原对象场景 - 选择also - 原因:当需要对对象进行一些额外操作(如日志记录等)并返回原对象时,also 是个好选择。例如在读取文件内容后记录日志:

val fileContent = File("test.txt").readText().also { println("Read content: $it") }
- **性能优势**:它将对象作为参数传递给 lambda,操作完成后返回原对象,满足在对对象操作同时保持原对象返回的需求,字节码层面处理这种操作较为直接。

4. 简单作用域执行场景 - 选择run - 原因:当只是需要在一个作用域内执行一些代码,并且该作用域依赖于某个对象时,run 作为扩展函数很方便。例如在一个 View 的作用域内执行一些计算:

view.run {
    val width = measuredWidth
    val height = measuredHeight
    // 其他基于 view 的计算
}
- **性能优势**:将对象作为接收者,简洁明了,字节码处理常规且符合这种简单作用域执行的需求。

5. 独立对象作为上下文场景 - 选择with - 原因:当有一个独立对象需要作为上下文来执行一些代码时,with 作为顶级函数可以提供清晰的结构。例如操作一个 Calendar 对象:

val calendar = Calendar.getInstance()
with(calendar) {
    set(Calendar.YEAR, 2023)
    set(Calendar.MONTH, Calendar.JANUARY)
    set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 1)
}
- **性能优势**:它将对象作为 lambda 的接收者,在这种独立对象作为上下文的场景下,代码结构清晰,字节码处理与 `run` 扩展函数类似,能够高效执行。