Java 8 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<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<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());
    }
}

再或者是一个内部类实现,代码如下所示:

@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());
    }
}

异或是这种匿名内部类实现,代码如下所示:

@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<java.lang.String>);
  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<T> {
    public void print(T x);
}

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