lambda表示式底層處理機制
為了支援函數語言程式設計,Java 8引入了Lambda表示式,那麼在Java 8中到底是如何實現Lambda表示式的呢? Lambda表示式經過編譯之後,到底會生成什麼東西呢? 在沒有深入分析前,讓我們先想一想,Java 8中每一個Lambda表示式必須有一個函式式介面與之對應,函式式介面與普通介面的區別,可以參考前面的內容,那麼你或許在想Lambda表示式是不是轉化成與之對應的函式式介面的一個實現類呢,然後通過多型的方式呼叫子類的實現呢,如下面程式碼是一個Lambda表示式的樣例
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", (x) -> System.out.println(x)); } }
按照上面的分析,理論上經過編譯器處理後,最終生成的程式碼應該如下面所示:
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } class Lambda$$0 implements Print<String> { @Override public void print(String x) { System.out.println(x); } } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", new Lambda$$0()); } }
再或者是一個內部類實現,程式碼如下所示:
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { final class Lambda$$0 implements Print<String> { @Override public void print(String x) { System.out.println(x); } } public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", new Lambda().new Lambda$$0()); } }
異或是這種匿名內部類實現,程式碼如下所示:
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", new Print<String>() { @Override public void print(String x) { System.out.println(x); } }); } }
上面的程式碼,除了在程式碼長度上長了點外,與用Lambda表示式實現的程式碼執行結果是一樣的,那麼Java 8到底是用什麼方式實現的呢? 是不是上面三種實現方式中的一種呢,你也許覺的自已想的是對的,其實本來也就是對的,在Java 8中採用的是內部類來實現Lambda表示式
那麼Lambda表示式到底是如何實現的呢?
為了探究Lambda表示式是如何實現的,就得需要研究Lambda表過式最終轉化成的位元組碼檔案,這就需要jdk的bin目錄下的一個位元組碼檢視工具及反編譯工具
javap -p Lambda.class
上面命令中的-p表示輸出所有類及成員,執行上面的命令後,得的結果如下所示:
Compiled from "Lambda.java" public class Lambda { public Lambda(); public static void PrintString(java.lang.String, Print<java.lang.String>); public static void main(java.lang.String[]); private static void lambda$0(java.lang.String); }
由上面的程式碼可以看出編譯器會根據Lambda表示式生成一個私有的靜態函式,注意,在這裡說的是生成,而不是等價
private static void lambda$0(java.lang.String);
為了驗證上面的轉化是否正確? 我們在程式碼中定義一個lambda$0這個的函式,最終程式碼如下所示:
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } private static void lambda$0(String s) { } public static void main(String[] args) { PrintString("test", (x) -> System.out.println(x)); } }
上面的程式碼在編譯時不會報錯,但是執行時就會報錯,因為存在兩個lambda$0函式,如下所示,是執行時的錯誤
Exception in thread "main" java.lang.ClassFormatError: Duplicate method name&signature in class file Lambda at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method) at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:760) at java.security.SecureClassLoader.defineClass(SecureClassLoader.java:142) at java.net.URLClassLoader.defineClass(URLClassLoader.java:467) at java.net.URLClassLoader.access$100(URLClassLoader.java:73) at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:368) at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:362) at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method) at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:361) at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424) at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:331) at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357) at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(LauncherHelper.java:495)
通過javap對上述錯誤程式碼進行反編譯,反編譯之後輸出的類的成員如下所示
Compiled from "Lambda.java" public class Lambda { public Lambda(); public static void PrintString(java.lang.String, Print<java.lang.String>); private static void lambda$0(java.lang.String); public static void main(java.lang.String[]); private static void lambda$0(java.lang.String); }
會發現lambda$0出現了兩次,那麼在程式碼執行的時候,就不知道去呼叫哪個,因此就會拋錯。
有了上面的內容,可以知道的是Lambda表示式在Java 8中首先會生成一個私有的靜態函式,這個私有的靜態函式乾的就是Lambda表示式裡面的內容,因此上面的程式碼初步可以轉化成如下所示的程式碼
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } private static void lambda$0(String x) { System.out.println(x); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", /**lambda expression**/); } }
轉化成上面的形式之後,那麼如何實現呼叫靜態的lambda$0函式呢,在這裡可以在以下方法打上斷點,可以發現在有lambda表示式的地方,執行時會進入這個函式
public static CallSite metafactory(MethodHandles.Lookup caller, String invokedName, MethodType invokedType, MethodType samMethodType, MethodHandle implMethod, MethodType instantiatedMethodType) throws LambdaConversionException { AbstractValidatingLambdaMetafactory mf; mf = new InnerClassLambdaMetafactory(caller, invokedType, invokedName, samMethodType, implMethod, instantiatedMethodType, false, EMPTY_CLASS_ARRAY, EMPTY_MT_ARRAY); mf.validateMetafactoryArgs(); return mf.buildCallSite(); }
在這個函式中可以發現為Lambda表示式生成了一個內部類,為了驗證是否生成內部類,可以在執行時加上-Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses,加上這個引數後,執行時,會將生成的內部類class碼輸出到一個檔案中
final class Lambda$$Lambda$1 implements Print { private Lambda$$Lambda$1(); public void print(java.lang.Object); }
如果執行javap -c -p 則結果如下
final class Lambda$$Lambda$1 implements Print { private Lambda$$Lambda$1(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #10 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return public void print(java.lang.Object); Code: 0: aload_1 1: checkcast #14 // class java/lang/String 4: invokestatic #20 // Method Lambda.lambda$0:(Ljava/lang/String;)V 7: return }
通過上面的位元組碼指令可以發現實現上呼叫的是Lambda.lambda$0這個私有的靜態方法
因此最終的Lambda表示式等價於以下形式
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } private static void lambda$0(String x) { System.out.println(x); } final class $Lambda$1 implements Print{ @Override public void print(Object x) { lambda$0((String)x); } } public static void main(String[] args) { PrintString("test", new Lambda().new $Lambda$1()); } }轉自: https://www.cnblogs.com/WJ5888/p/4667086.html
為了支援函數語言程式設計,Java 8引入了Lambda表示式,那麼在Java 8中到底是如何實現Lambda表示式的呢? Lambda表示式經過編譯之後,到底會生成什麼東西呢? 在沒有深入分析前,讓我們先想一想,Java 8中每一個Lambda表示式必須有一個函式式介面與之對應,函式式介面與普通介面的區別,可以參考前面的內容,那麼你或許在想Lambda表示式是不是轉化成與之對應的函式式介面的一個實現類呢,然後通過多型的方式呼叫子類的實現呢,如下面程式碼是一個Lambda表示式的樣例
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", (x) -> System.out.println(x)); } }
按照上面的分析,理論上經過編譯器處理後,最終生成的程式碼應該如下面所示:
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } class Lambda$$0 implements Print<String> { @Override public void print(String x) { System.out.println(x); } } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", new Lambda$$0()); } }
再或者是一個內部類實現,程式碼如下所示:
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { final class Lambda$$0 implements Print<String> { @Override public void print(String x) { System.out.println(x); } } public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", new Lambda().new Lambda$$0()); } }
異或是這種匿名內部類實現,程式碼如下所示:
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", new Print<String>() { @Override public void print(String x) { System.out.println(x); } }); } }
上面的程式碼,除了在程式碼長度上長了點外,與用Lambda表示式實現的程式碼執行結果是一樣的,那麼Java 8到底是用什麼方式實現的呢? 是不是上面三種實現方式中的一種呢,你也許覺的自已想的是對的,其實本來也就是對的,在Java 8中採用的是內部類來實現Lambda表示式
那麼Lambda表示式到底是如何實現的呢?
為了探究Lambda表示式是如何實現的,就得需要研究Lambda表過式最終轉化成的位元組碼檔案,這就需要jdk的bin目錄下的一個位元組碼檢視工具及反編譯工具
javap -p Lambda.class
上面命令中的-p表示輸出所有類及成員,執行上面的命令後,得的結果如下所示:
Compiled from "Lambda.java" public class Lambda { public Lambda(); public static void PrintString(java.lang.String, Print<java.lang.String>); public static void main(java.lang.String[]); private static void lambda$0(java.lang.String); }
由上面的程式碼可以看出編譯器會根據Lambda表示式生成一個私有的靜態函式,注意,在這裡說的是生成,而不是等價
private static void lambda$0(java.lang.String);
為了驗證上面的轉化是否正確? 我們在程式碼中定義一個lambda$0這個的函式,最終程式碼如下所示:
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } private static void lambda$0(String s) { } public static void main(String[] args) { PrintString("test", (x) -> System.out.println(x)); } }
上面的程式碼在編譯時不會報錯,但是執行時就會報錯,因為存在兩個lambda$0函式,如下所示,是執行時的錯誤
Exception in thread "main" java.lang.ClassFormatError: Duplicate method name&signature in class file Lambda at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method) at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:760) at java.security.SecureClassLoader.defineClass(SecureClassLoader.java:142) at java.net.URLClassLoader.defineClass(URLClassLoader.java:467) at java.net.URLClassLoader.access$100(URLClassLoader.java:73) at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:368) at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:362) at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method) at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:361) at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424) at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:331) at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357) at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(LauncherHelper.java:495)
通過javap對上述錯誤程式碼進行反編譯,反編譯之後輸出的類的成員如下所示
Compiled from "Lambda.java" public class Lambda { public Lambda(); public static void PrintString(java.lang.String, Print<java.lang.String>); private static void lambda$0(java.lang.String); public static void main(java.lang.String[]); private static void lambda$0(java.lang.String); }
會發現lambda$0出現了兩次,那麼在程式碼執行的時候,就不知道去呼叫哪個,因此就會拋錯。
有了上面的內容,可以知道的是Lambda表示式在Java 8中首先會生成一個私有的靜態函式,這個私有的靜態函式乾的就是Lambda表示式裡面的內容,因此上面的程式碼初步可以轉化成如下所示的程式碼
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } private static void lambda$0(String x) { System.out.println(x); } public static void main(String[] args) { PrintString("test", /**lambda expression**/); } }
轉化成上面的形式之後,那麼如何實現呼叫靜態的lambda$0函式呢,在這裡可以在以下方法打上斷點,可以發現在有lambda表示式的地方,執行時會進入這個函式
public static CallSite metafactory(MethodHandles.Lookup caller, String invokedName, MethodType invokedType, MethodType samMethodType, MethodHandle implMethod, MethodType instantiatedMethodType) throws LambdaConversionException { AbstractValidatingLambdaMetafactory mf; mf = new InnerClassLambdaMetafactory(caller, invokedType, invokedName, samMethodType, implMethod, instantiatedMethodType, false, EMPTY_CLASS_ARRAY, EMPTY_MT_ARRAY); mf.validateMetafactoryArgs(); return mf.buildCallSite(); }
在這個函式中可以發現為Lambda表示式生成了一個內部類,為了驗證是否生成內部類,可以在執行時加上-Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses,加上這個引數後,執行時,會將生成的內部類class碼輸出到一個檔案中
final class Lambda$$Lambda$1 implements Print { private Lambda$$Lambda$1(); public void print(java.lang.Object); }
如果執行javap -c -p 則結果如下
final class Lambda$$Lambda$1 implements Print { private Lambda$$Lambda$1(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #10 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return public void print(java.lang.Object); Code: 0: aload_1 1: checkcast #14 // class java/lang/String 4: invokestatic #20 // Method Lambda.lambda$0:(Ljava/lang/String;)V 7: return }
通過上面的位元組碼指令可以發現實現上呼叫的是Lambda.lambda$0這個私有的靜態方法
因此最終的Lambda表示式等價於以下形式
@FunctionalInterface interface Print<T> { public void print(T x); } public class Lambda { public static void PrintString(String s, Print<String> print) { print.print(s); } private static void lambda$0(String x) { System.out.println(x); } final class $Lambda$1 implements Print{ @Override public void print(Object x) { lambda$0((String)x); } } public static void main(String[] args) { PrintString("test", new Lambda().new $Lambda$1()); } }