Salsa项目中的粗粒度跟踪结构体设计变更

背景介绍

Salsa是一个用于增量计算的Rust框架，它通过跟踪数据依赖关系来实现高效的重新计算。在Salsa的设计中，跟踪结构体(Tracked Struct)是一个核心概念，它允许开发者定义那些需要被Salsa跟踪的数据结构。

原有设计的问题

在原有实现中，Salsa跟踪结构体的字段默认都是被独立跟踪的，除非开发者显式地使用#[id]属性标记某些字段。这种设计存在两个主要问题：

1. 默认行为不合理：大多数情况下，结构体的某些字段（如标识字段）实际上不需要被独立跟踪，因为它们的变化会自然导致整个结构体实例被视为"不同"的对象。

2. 性能开销：所有字段（包括标识字段）都被同等对待，导致不必要的跟踪开销，因为这些标识字段的变更实际上应该触发整个结构体的重新创建。

设计变更方案

新的设计方案将反转默认行为：

1. 默认不跟踪：现在字段默认不会被独立跟踪，除非显式标记为#[salsa::tracked]。

2. 区分字段访问：对于非跟踪字段（原#[id]字段），采用更轻量级的访问方式，避免不必要的跟踪开销。

技术实现细节

宏层面的修改

在Salsa的宏实现中，需要调整字段分类的逻辑：

// 修改前
#[salsa::tracked]
struct Function {
    #[id]
    name: String,
    body: String,
}

// 修改后
#[salsa::tracked]
struct Function {
    name: String,  // 默认不跟踪
    #[salsa::tracked]
    body: String,  // 显式标记为跟踪
}

运行时优化

对于非跟踪字段的访问，不再需要完整的跟踪机制：

1. 轻量级访问：非跟踪字段直接读取值，不记录依赖关系。
2. 跟踪字段：保持原有的完整跟踪机制，记录访问并建立依赖关系。

内部API调整

1. 将原来的"id字段"概念重命名为"untracked字段"更符合其语义。
2. 为两种字段类型提供不同的访问方法：
   • untracked_fields：用于非跟踪字段的直接访问
   • tracked_fields：用于跟踪字段的标准访问

性能影响

这一变更预计会带来以下性能改进：

1. 减少内存开销：非跟踪字段不再需要维护额外的跟踪状态。
2. 降低运行时开销：避免了非跟踪字段访问时的依赖记录操作。
3. 更合理的默认行为：符合大多数使用场景的预期，减少不必要的配置。

向后兼容性

这一变更属于重大设计变更，可能需要：

1. 版本号的主版本号升级。
2. 提供迁移指南，帮助用户调整现有代码。
3. 考虑过渡期的兼容性支持。

总结

Salsa的这一设计变更使得跟踪结构体的行为更加合理和高效。通过反转默认行为并优化字段访问机制，不仅简化了API的使用，还提升了运行时性能。这一改进体现了Salsa框架在实用性和性能之间的平衡考量，是框架成熟度提升的重要标志。