Lazy

코틀린의 lazy는 지연 초기화를 제공하는 중요한 기능 중 하나로, 선언된 프로퍼티가 실제로 사용될 때 초기화되도록 설계되었습니다. 본 글에서는 lazy가 컴파일 시점에 어떻게 동작하며, 컴파일 후 어떤 코드로 변환되는지를 자세히 알아보겠습니다.

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1. lazy의 동작 개요

lazy는 코틀린 표준 라이브러리에서 제공하는 함수로, Lazy<T> 인터페이스를 활용합니다. 이 인터페이스는 getValue() 메서드를 통해 초기화된 값을 반환하며, 초기화되지 않았다면 람다를 실행해 값을 생성합니다.

val lazyValue: String by lazy {
    println("Initializing")
    "Hello, Kotlin!"
}

위 코드는 실제로 사용될 때 초기화가 발생하며, 이후에는 캐시된 값을 반환합니다.

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2. 컴파일 전 코틀린 코드

컴파일 전의 lazy 코드는 매우 간단합니다. 아래와 같이 작성했다고 가정합니다.

val lazyValue: String by lazy {
    println("Initializing")
    "Hello, Kotlin!"
}

fun main() {
    println(lazyValue)  // 첫 호출: 초기화 발생
    println(lazyValue)  // 두 번째 호출: 캐시된 값 반환
}

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3. 컴파일 후 디컴파일된 Java 코드

위 코드를 컴파일한 후 디컴파일하면 다음과 같은 Java 코드로 변환됩니다.

public final class MainKt {
    private static final Lazy<String> lazyValue = LazyKt.lazy(() -> {
        System.out.println("Initializing");
        return "Hello, Kotlin!";
    });

    public static final void main() {
        System.out.println(lazyValue.getValue()); // 첫 호출
        System.out.println(lazyValue.getValue()); // 두 번째 호출
    }
}

분석

1. lazy 프로퍼티는 Lazy<T> 인터페이스를 구현한 객체로 변환됩니다.

2. 초기화 블록은 람다로 감싸져 Lazy 객체의 생성자에 전달됩니다.

3. getValue() 메서드가 호출되면 람다가 실행되어 값을 초기화하거나, 이미 초기화된 값을 반환합니다.

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4. Lazy 구현체

코틀린의 표준 라이브러리는 세 가지 Lazy 구현체를 제공합니다.

4.1 기본 구현체: synchronizedLazyImpl

lazy는 기본적으로 동기화를 제공합니다. 멀티스레드 환경에서 안전하게 동작하기 위해 synchronizedLazyImpl을 사용합니다.

public final class SynchronizedLazyImpl<T> implements Lazy<T> {
    private volatile Object _value = UNINITIALIZED_VALUE;
    private final Function0<T> initializer;

    public SynchronizedLazyImpl(Function0<T> initializer) {
        this.initializer = initializer;
    }

    public T getValue() {
        Object result = _value;
        if (result == UNINITIALIZED_VALUE) {
            synchronized (this) {
                result = _value;
                if (result == UNINITIALIZED_VALUE) {
                    result = initializer.invoke();
                    _value = result;
                }
            }
        }
        return (T) result;
    }
}

4.2 다른 구현체: UnsafeLazyImpl, SafePublicationLazyImpl

• UnsafeLazyImpl: 동기화를 사용하지 않아 성능이 좋지만, 멀티스레드 환경에서는 안전하지 않습니다.

• SafePublicationLazyImpl: 초기화가 한 번 이상 발생할 수 있으나, 최종적으로 초기화된 값은 동일합니다.

LazyThreadSafetyMode를 통해 구현체를 선택할 수 있습니다.

val unsafeLazyValue: String by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
    println("Initializing")
    "Hello, Unsafe!"
}

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5. lazy 프로퍼티의 전체 동작 흐름

1. 컴파일 시점

   • by lazy는 내부적으로 Lazy 구현체를 생성하고, 초기화 람다를 전달합니다.

   • 프로퍼티 접근은 getValue() 메서드 호출로 대체됩니다.

2. 실행 시점

   • 첫 번째 호출 시 getValue()가 실행되어 람다가 호출됩니다.

   • 초기화된 값이 _value에 저장됩니다.

   • 이후 호출은 _value에 저장된 값을 반환합니다.