Що таке Memoization (приклади Ruby та Ruby on Rails)?

Memoization (мемоізація) — це техніка оптимізації, яка передбачає кешування результатів виконання функції, щоб уникнути повторних обчислень при наступних викликах. Це особливо корисно для дорогих операцій (наприклад, ...

20 лют. '25, 18:16·3 хв. читання

ЗмістНатисність на посилання, щоб перейти до потрібного місця

Чому така назва?Чому не просто "кешування"?Як працює Memoization в Ruby?Як працює Memoization в Rails?Чим відрізняється мемоізація від кешування?

Memoization (мемоізація) — це техніка оптимізації, яка передбачає кешування результатів виконання функції, щоб уникнути повторних обчислень при наступних викликах. Це особливо корисно для дорогих операцій (наприклад, запитів до бази даних, складних обчислень або роботи з API).

Чому така назва?

Термін "memoization" походить від англійського слова "memo" (замітка, пам’ятка) та латинського кореня "memor-" (пам’ятати). Це натякає на те, що функція "запам’ятовує" (кешує) свої результати, щоб уникнути повторних обчислень.

Вперше цей термін використав Дональд Мічі (Donald Michie), британський вчений у галузі штучного інтелекту, ще в 1968 році. Він описав техніку, коли обчислені значення зберігаються для подальшого використання.

Чому не просто "кешування"?

Memoization — це специфічний вид кешування.

Memoization зазвичай кешує результати функцій на рівні одного екземпляра об'єкта або в межах одного процесу.
Кешування загалом може включати збереження в базі даних, файлах, Redis, а не лише у змінних.

Тобто вся мемоізація є кешуванням, але не все кешування — це мемоізація.

Як працює Memoization в Ruby?

У Ruby для мемоізації зазвичай використовують оператор ||= (або явне збереження значення в змінну), щоб зберігати результат у змінній і повертати його при наступних викликах.

class User
  attr_reader :name

  def initialize(name)
    @name = name
  end

  def formatted_name
    @formatted_name ||= name.upcase
  end
end

user = User.new("Марті")
puts user.formatted_name # Виконає обчислення та збереже значення
puts user.formatted_name # Використає кешоване значення

У цьому випадку @formatted_name ||= name.upcase означає:

Якщо @formatted_name ще не встановлений (nil або false), він отримає значення name.upcase.
Інакше повертається вже збережене значення.

Зауважте щодо ||=

Оператор ||= працює коректно, якщо значення може бути nil або false, але якщо очікуване значення може бути false, тоді така мемоізація не спрацює. Наприклад:

@result ||= false

Якщо @result дорівнює false, вираз знову виконає обчислення.

Для надійної мемоізації можна використовувати явне присвоєння:

@result = some_expensive_operation if @result.nil?

Як працює Memoization в Rails?

У Ruby on Rails мемоізація використовується для оптимізації запитів до бази даних та інших витратних операцій. Приклад мемоізації у моделі:

class User < ApplicationRecord
  def expensive_query
    @expensive_query ||= some_heavy_calculation
  end

  private

  def some_heavy_calculation
    sleep(2) # Симуляція важкої операції
    "Результат обчислення"
  end
end

user = User.first
puts user.expensive_query # Чекаємо 2 секунди
puts user.expensive_query # Отримуємо кешоване значення

Memoization у before_action у контролері:

class UsersController < ApplicationController
  before_action :set_user

  def show
    render json: { user: @user }
  end

  private

  def set_user
    @user ||= User.find(params[:id])
  end
end

Це допомагає уникнути повторних запитів до бази даних, якщо метод @user використовується кілька разів у дії.