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Java 8 Lambda实现原理分析(一)
2015-07-26 13:14:14 来源: 作者: 【 】 浏览:33
Tags:Java Lambda 实现 原理 分析

为了支持函数式编程,Java 8引入了Lambda表达式,那么在Java 8中到底是如何实现Lambda表达式的呢? Lambda表达式经过编译之后,到底会生成什么东西呢? 在没有深入分析前,让我们先想一想,Java 8中每一个Lambda表达式必须有一个函数式接口与之对应,函数式接口与普通接口的区别,可以参考前面的内容,那么你或许在想Lambda表达式是不是转化成与之对应的函数式接口的一个实现类呢,然后通过多态的方式调用子类的实现呢,如下面代码是一个Lambda表达式的样例


@FunctionalInterface
interface Print {
? ? public void print(T x);
}
public class Lambda {?
? ? public static void PrintString(String s, Print print) {
? ? ? ? print.print(s);
? ? }
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? PrintString("test", (x) -> System.out.println(x));
? ? }
}


按照上面的分析,理论上经过编译器处理后,最终生成的代码应该如下面所示:


@FunctionalInterface
interface Print {
? ? public void print(T x);
}


class Lambda$$0 implements Print {
? ? @Override
? ? public void print(String x) {
? ? ? ? System.out.println(x);
? ? }
}


public class Lambda {?
? ? public static void PrintString(String s,
? ? ? ? ? ? Print print) {
? ? ? ? print.print(s);
? ? }
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? PrintString("test", new Lambda$$0());
? ? }
}


再或者是一个内部类实现,代码如下所示:


@FunctionalInterface
interface Print {
? ? public void print(T x);
}
public class Lambda {?
? ? final class Lambda$$0 implements Print {
? ? ? ? @Override
? ? ? ? public void print(String x) {
? ? ? ? ? ? System.out.println(x);
? ? ? ? }
? ? }?
? ? public static void PrintString(String s,
? ? ? ? ? ? Print print) {
? ? ? ? print.print(s);
? ? }
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? PrintString("test", new Lambda().new Lambda$$0());
? ? }
}


异或是这种匿名内部类实现,代码如下所示:


@FunctionalInterface
interface Print {
? ? public void print(T x);
}
public class Lambda {?
? ? public static void PrintString(String s,
? ? ? ? ? ? Print print) {
? ? ? ? print.print(s);
? ? }
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? PrintString("test", new Print() {
? ? ? ? ? ? @Override
? ? ? ? ? ? public void print(String x) {
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println(x);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? });
? ? }
}


上面的代码,除了在代码长度上长了点外,与用Lambda表达式实现的代码运行结果是一样的,那么Java 8到底是用什么方式实现的呢? 是不是上面三种实现方式中的一种呢,你也许觉的自已想的是对的,其实本来也就是对的,在Java 8中采用的是内部类来实现Lambda表达式


那么Lambda表达式到底是如何实现的呢?


为了探究Lambda表达式是如何实现的,就得需要研究Lambda表过式最终转化成的字节码文件,这就需要jdk的bin目录下的一个字节码查看工具及反编译工具


javap -p Lambda.class


上面命令中的-p表示输出所有类及成员,运行上面的命令后,得的结果如下所示:


Compiled from "Lambda.java"
public class Lambda {
? public Lambda();
? public static void PrintString(java.lang.String, Print);
? public static void main(java.lang.String[]);
? private static void lambda$0(java.lang.String);
}


由上面的代码可以看出编译器会根据Lambda表达式生成一个私有的静态函数,注意,在这里说的是生成,而不是等价


private static void lambda$0(java.lang.String);


为了验证上面的转化是否正确? 我们在代码中定义一个lambda$0这个的函数,最终代码如下所示:


@FunctionalInterface
interface Print {
? ? public void print(T x);
}


public class Lambda {?
? ? public static void PrintString(String s,
? ? ? ? ? ? Print print) {
? ? ? ? print.print(s);
? ? }
? ? private static void lambda$0(String s) {
? ? }
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? PrintString("test", (x) -> System.out.println(x));
? ? }
}


上面的代码在编译时不会报错,但是运行时就会报错,因为存在两个lambda$0函数,如下所示,是运行时的错误


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

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