Unendliche Streams

Eine LazyList kann eine unendliche Sequenz beschreiben, weil ihr Ende erst berechnet wird, wenn es angefordert wird. Sie materialisieren immer nur das Präfix, das Sie verbrauchen.

So können Sie natürliche Zahlen, Primzahlen oder Sensormesswerte modellieren, ohne sie im Voraus zu begrenzen.

LazyList.from(1) ist die unendliche Sequenz 1, 2, 3, ... Sie können jedes endliche Präfix abrufen.

Die Auswertung der gesamten Sequenz würde niemals enden. Begrenzen Sie sie daher immer mit take oder stoppen Sie sie mit einem Prädikat.

LazyList.from(start, step) zählt in einem bestimmten Intervall weiter. Verwenden Sie es für gerade Zahlen, Taktimpulse oder beliebige arithmetische Folgen.

Die Sequenz ist unendlich, aber jeder Aufruf von take erzwingt nur so viel, wie Sie anfordern.

Ein bekannter Trick besteht darin, eine LazyList mithilfe ihrer selbst zu definieren. Die Fibonacci-Folge lässt sich ausdrücken, indem Sie den Datenstrom mit seinem eigenen Ende zusammenführen.

Das funktioniert nur, weil das Ende bis zum Abruf der jeweiligen Zelle unausgewertet bleibt.

Erzwingen wir ein Präfix dieses selbstreferenziellen Fibonacci-Datenstroms.

Jedes neue Element wird aus früheren, bereits memoisierten Elementen berechnet. Dadurch bleibt die gesamte Berechnung effizient, während Sie weitere Werte abrufen.

LazyList.iterate erzeugt mithilfe einer Schritt-Funktion eine unendliche Sequenz. Potenzen, geometrisches Wachstum und Zustandsautomaten lassen sich damit natürlich ausdrücken.

Hier ist jedes Element für immer dreimal so groß wie das vorherige.

Unendliche Datenströme eignen sich hervorragend für das Sieb des Eratosthenes. Nehmen Sie eine Kopf-Primzahl, filtern Sie ihre Vielfachen aus dem Rest heraus und fahren Sie rekursiv fort.

Der Filter ist lazy, sodass die Primzahlen einzeln erzeugt werden, während Sie sie verbrauchen.

Rufen wir nun die ersten zehn Primzahlen aus diesem unendlichen Sieb ab.

Vom zugrunde liegenden Zahlenstrom wird nur so viel erzwungen, wie nötig ist, um zehn Primzahlen zu liefern. Das veranschaulicht die bedarfsgesteuerte Berechnung.

Methoden, die die gesamte Sequenz benötigen, etwa length, toList auf einem unbegrenzten Datenstrom oder foreach ohne Abbruch, bleiben bei einer unendlichen LazyList hängen.

Begrenzen Sie die Sequenz immer zuerst mit take, takeWhile oder find.

Wenn ein val den Kopf einer unendlichen memoisierten LazyList festhält und Sie weit durch sie hindurchlaufen, bleiben alle erzwungenen Zellen aktiv und verursachen ein Speicherleck.

Bei langen Durchläufen sollten Sie die Elemente über eine Methode verbrauchen, ohne den Kopf zu binden, oder einen Iterator verwenden.

Unendliche Datenströme trennen Erzeugung und Verbrauch. Der Produzent beschreibt eine endlose Regel; der Verbraucher entscheidet, wie viel materialisiert wird.

Das ist ein leistungsfähiges funktionales Muster für Pipelines, Simulationen und lazy Datenquellen.

Testen Sie Ihr Verständnis unendlicher LazyLists.

Unendliche LazyLists funktionieren, weil der Tail bedarfsgesteuert ist: from, iterate, die selbstreferenzielle fibs-Liste und das Primzahlsieb erzeugen endlos Werte, realisieren aber nur, was Sie konsumieren.

Vermeiden Sie Operationen auf der gesamten Sequenz und das Festhalten am Kopf. Als Nächstes lernen Sie, wie Sie LazyLists verzögert nehmen und filtern.