为什么Clojure会生成太多的.class文件？

Question

事实上，Clojure会为每个函数创建一个.class文件。结果是，你会得到太多的.class文件。

我的问题是，为什么它会生成那么多.class文件，而不是创建一个类来容纳所有的函数呢？

至少对于AOT编译，将那些.class文件合并在一起并不坏？我想知道背后的技术原因。

Answer 1

Clojure的编译器不是一个完整的程序编译器。编译的单位是顶级形式。因此，即使你说“编译这个文件”，实际上发生的做法是该文件中的每个顶级形式都会单独编译，而编译器一次只能“看到”一个顶级形式。

函数是闭包，所以它们不仅仅是代码（像静态方法一样），它们是代码+封闭的值（像实例方法一样，封闭的值是实例的字段）。

例如

(fn [x] (fn [y] [x y]))

此代码包含一个内层函数和一个外层函数，编译成两个类。每次调用外层函数时，都会创建内层函数的一个新实例，该实例在构造时接收x的值，并将x存储在某些实例字段中。

使用静态方法实现fns的另一个问题是，fns是一等公民，而静态方法不是。你不能将静态方法作为参数传递等。有一些静态方法的一等公民表示方式，例如反射的Method和indiy的MethodHandles，但反射被认为速度较慢，而MethodHandles在clojure首次创建时并未可用。在任何情况下，这两种表示方法都不能用来实现clojure的函数接口IFn，因此需要大量的工作才能使它们正常工作（可能需要重新设计clojure调用函数的方式以使用动态调用）。

在一般情况下，函数需要能够封装值（实例字段）并需要有某种一等公民表示（实例），所以静态方法不行。

但clojure编译器确实在一些优化中做了工作，它可以为函数生成一个静态方法，并在某些情况下将函数调用转换为静态方法调用。但它仍然生成了实例方法版本（仅调用静态方法），因为编译器并不总能确定正在调用的静态方法是什么，因此函数必须都支持相同的通用调用约定（即实现IFn的实例）。

我已经在进行一项关于https://clojure.atlassian.net/browse/CLJ-701的方法研究工作，我还没有发布任何补丁（它仍然不起作用），这会导致编译器更积极地用静态方法替换某些函数定义和调用，并完全消除了为这些函数生成单独类的需求，但它应用范围极其有限，仅限于立即在其定义位置调用的函数，且其定义不脱离。这不会覆盖顶层定义，因为def会让函数值全局化，这就像是定义逃离的范畴。

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感谢提供信息！

Answer 2

我认为其中一个问题是，在热加载时，你可能希望能够一次重新加载或加载一个函数，但在Java中，你不能在现有类上添加或更新方法，但可以在类级别上这样操作，所以通过每个函数对应一个类，我们可以一次加载和重新加载一个函数，而不仅仅是加载一个命名空间。

现在，我记得在我阅读过某处，它就是以这种方式实现的，并由此演变而来。我认为也许现在可能有其他方式来做这件事，可能使用动态调用和method handles，尽管这超出了我的理解范围，但如果新的JDK提供了这个选项，因此需要重写很多内容才能改变它，这并不现实。

我知道这些，但不能确认。

Answer 3

我想了解一下您所看到的“生成过多类文件”的具体副作用是什么？例如，更大的jar文件、较长的require时间等？

您想要优化大量类文件的哪个方面？

有多少个类文件才算太多？

Comments

我正在尝试从JVM字节码生成WASM代码。因此，我需要转换.class文件。问题是，每个函数都创建自己的类（们），结果是文件数量非常多（1k+，根据项目大小而变化），所以这个过程变得非常耗时，这就是为什么我试图了解为什么为每个函数生成类的背后原因。