Lambda工程是即將到來(lái)的Java8的一大主題，可能也是程序員們最期待已久的東西。隨著Java lambdas的到來(lái)，還有一個(gè)有趣的東西被附帶的加進(jìn)了Java語(yǔ)言——defender(守衛(wèi)者)方法。在這篇文章里，我的目的是要看看面紗后的東西 ——看看在運(yùn)行時(shí)環(huán)境里lambdas是表現(xiàn)的，在方法的調(diào)度過(guò)程中涉及到哪些字節(jié)碼指令。

盡管Java 8還沒(méi)有正式發(fā)布，我們?nèi)匀豢梢韵螺d各種平臺(tái)上的早期預(yù)覽版，在其上做簡(jiǎn)單的嘗試。

你也想試試lambdas，是嗎？

如果你熟悉其它的還有l(wèi)ambda表達(dá)式的編程語(yǔ)言，比如Groovy 或 Ruby，當(dāng)?shù)谝谎劭吹絁ava里的lambda時(shí)，你也許會(huì)吃驚于它的不簡(jiǎn)單。在Java里，lambda表達(dá)式是“SAM”(Single Abstract Method)——一個(gè)含有一個(gè)抽象方法的接口(是的，現(xiàn)在接口里可以含有一個(gè)非抽象的方法，defender守衛(wèi)方法)。

舉個(gè)例子，大家熟知的Runnable接口就可以完美的被當(dāng)作一個(gè)SAM類型：

Runnable r = () -> System.out.println("hello lambda!"); 

，這同樣也適用于Comparable接口：

Comparator<Integer> cmp = (x, y) -> (x < y) ? -1 : ((x > y) ? 1 : 0); 

寫成下面的樣子也是一樣的：

Comparator<Integer> cmp = (x, y) -> {  
  return (x < y) ? -1 : ((x > y) ? 1 : 0);  
}; 

從中可以看出，單行的lambda表達(dá)式似乎是隱含了一個(gè)return語(yǔ)句。

那么，如何寫一個(gè)能接受lambda表達(dá)式作為參數(shù)的方法呢？這樣，你需要先把這個(gè)參數(shù)聲明成函數(shù)式的接口，然后把lambda傳入：

interface Action {  
   void run(String param);  
}  
 
public void execute(Action action){  
   action.run("Hello!");  
} 

一旦有了一個(gè)能將函數(shù)式接口作為參數(shù)的方法，我們就可以像下面這樣調(diào)用它：

execute((String s) -> System.out.println(s)); 

還可以更簡(jiǎn)潔，這個(gè)表達(dá)式可以被替換成對(duì)一個(gè)方法的引用，因?yàn)樗皇菃蝹€(gè)方法，而且它們的參數(shù)是相同的：

execute(System.out::println); 

然而，如果參數(shù)上有任何其它形式的變化，我們就不能直接引用方法，必須寫全lambda表達(dá)式：

execute((String s) -> System.out.println("*" + s + "*")); 

我覺(jué)得這種語(yǔ)法還是相當(dāng)漂亮的，現(xiàn)在，Java語(yǔ)言里有了一個(gè)非常優(yōu)雅的lambdas解決方案，盡管Java里并不存在函數(shù)式類型。

JDK 8里的函數(shù)式接口

我們已經(jīng)知道，lambda在運(yùn)行時(shí)的表現(xiàn)形式是一個(gè)函數(shù)式的接口(或“SAM類型”)——只有一個(gè)抽象方法的接口。盡管JDK里已經(jīng)有了不少這樣的接口，例如Runnable 和 Comparable ，它們符合這種標(biāo)準(zhǔn)，但很顯然，對(duì)于一個(gè)新API的進(jìn)化來(lái)說(shuō)，這是不夠的。我們不可能所有地方都用Runnables接口。

在JDK 8 里有個(gè)新包，java.util.function，里面包含了很多函數(shù)式接口，都是提供在新API里使用的。我不想把它們?nèi)谐鰜?lái)——你們自己可以去看一下，學(xué)習(xí)一下這個(gè)新包 [[64637]]

但看起來(lái)這個(gè)新包在不斷的變化，經(jīng)常性的一些新接口會(huì)出現(xiàn)而另一些會(huì)消失。例如，以前曾有過(guò) java.util.function.Block 這個(gè)類，最新的版本中卻沒(méi)有它，我寫這篇博客時(shí)使用的版本是：

anton$ java -version  
openjdk version "1.8.0-ea" 
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0-ea-b75)  
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.0-b15, mixed mode) 

我研究發(fā)現(xiàn)，它現(xiàn)在被 Consumer 接口替代，collection包里的所有新方法都將使用它。例如，Collection接口里定義了forEach方法，如下：

public default void forEach(Consumer<? super T> consumer) {  
  for (T t : this) {  
    consumer.accept(t);  
  }  
} 

Consumer接口里一個(gè)有趣地方是，它實(shí)際上定義了一個(gè)抽象方法——accept(T t)和一個(gè)defender方法——Consumer<T> chain(Consumer<? extend T> consumer)。這就是說(shuō)你可以鏈?zhǔn)秸{(diào)用這個(gè)接口。我不確定如何使用，因?yàn)槲以贘DK包里沒(méi)有找到chain(..)的使用方法說(shuō)明。

我還發(fā)現(xiàn)所有的接口都使用了@FunctionalInterface運(yùn)行時(shí)注注解注釋。這個(gè)注釋不僅僅是個(gè)說(shuō)明，它還被javac使用來(lái)驗(yàn)證這個(gè)接口是否真是一個(gè)函數(shù)式接口，是否至少有一個(gè)抽象方法在里面。

所以，如果我們來(lái)編譯下面的這段代碼

@FunctionalInterface 
interface Action {  
  void run(String param);  
  void stop(String param);  
} 

編譯器會(huì)告訴我們：

java: Unexpected @FunctionalInterface annotation  
  Action is not a functional interface 
    multiple non-overriding abstract methods found in interface Action 

而下面的就能編譯通過(guò)：

@FunctionalInterface 
interface Action {  
  void run(String param);  
  default void stop(String param){}  
} 

反編譯lambdas

我對(duì)語(yǔ)法語(yǔ)言特征其實(shí)并不是很好奇，我更好奇的是這些特征在運(yùn)行時(shí)的表現(xiàn)形式，這就是為什么我像往常一樣，拿起我喜愛(ài)的javap工具，開(kāi)始查看lambdas里的這些類的字節(jié)碼。

目前(在Java 7之前)，如果你想在Java里模擬lambdas，你需要定義一個(gè)匿名的內(nèi)部類。它在編譯后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)具體的class。如果你在一段代碼里定義了多個(gè)這樣的類，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這些類后面會(huì)跟著一些數(shù)字。那lambdas也會(huì)這樣嗎？

看看下面的這段代碼：

public class Main {  
 
  @FunctionalInterface 
  interface Action {  
    Object run(String s);  
  }  
 
  public void action(Action action){  
    action.run("Hello!");  
  }  
 
  public static void main(String[] args) {  
    new Main().action((String s) -> System.out.print("*" + s + "*"));  
  }  
 
} 

編譯產(chǎn)生了兩個(gè)類文件：Main.class 和 Main$Action.class，沒(méi)有匿名類實(shí)現(xiàn)里那樣的序號(hào)化的類。那么，在Main.class里應(yīng)該會(huì)有一些東西來(lái)代表我在main方法里定義的lambdas表達(dá)式的實(shí)現(xiàn)。

$ javap -p Main   
 
Warning: Binary file Main contains com.zt.Main  
Compiled from "Main.java" 
public class com.zt.Main {  
  public com.zt.Main();  
  public void action(com.zt.Main$Action);  
  public static void main(java.lang.String[]);  
  private static java.lang.Object lambda$0(java.lang.String);  
} 

啊哈！編譯類了產(chǎn)生了lambda$0方法！使用-c -v指示符會(huì)讓我們看到真正的字節(jié)碼，以及常量池的定義。

main方法里顯示，invokedynamic被用來(lái)調(diào)度這個(gè)調(diào)用：

public static void main(java.lang.String[]);  
  Code:  
   0: new               #4    // class com/zt/Main  
   3: dup            
   4: invokespecial #5        // Method "":()V  
   7: invokedynamic #6,  0    // InvokeDynamic #0:lambda:()Lcom/zt/Main$Action;  
   12: invokevirtual #7       // Method action:(Lcom/zt/Main$Action;)V  
   15: return 

而在常量池里，你也可以找到運(yùn)行時(shí)的啟動(dòng)方法：

BootstrapMethods:  
  0: #40 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metaFactory:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;  
  Method arguments:  
    #41 invokeinterface com/zt/Main$Action.run:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Object;  
    #42 invokestatic com/zt/Main.lambda$0:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Object;  
    #43 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Object; 

你會(huì)發(fā)現(xiàn)到處都是在使用MethodHandle API，但我們現(xiàn)在不打算深入到里面。現(xiàn)在我們可以確認(rèn)一點(diǎn)，我們的定義是引用了編譯出來(lái)lambda$0方法。

我很好奇，如果我定義一個(gè)相同名字的靜態(tài)方法會(huì)怎樣——畢竟“lambda$0”是一個(gè)有效的標(biāo)識(shí)符！于是，我定義了自己的lambda$0方法：

public static Object lambda$0(String s){ return null; } 

而編譯失敗，編譯器不允許我在代碼了擁有這個(gè)方法：

java: the symbol lambda$0(java.lang.String) conflicts with a   
           compiler-synthesized symbol in com.zt.Main 

同時(shí)，如果我刪掉這段定義lambdas表達(dá)式的代碼，程序能順利編譯通過(guò)。這就是說(shuō)，lambdas表達(dá)式在編譯期間會(huì)比類里的其它數(shù)據(jù)早先分析，不過(guò)這只是我的猜測(cè)。

請(qǐng)注意：在這個(gè)例子中，lambda并沒(méi)有去引用任何變量，也沒(méi)有引用類內(nèi)部的任何方法。這就是為什么產(chǎn)生的lambda$0方法是靜態(tài)的。如果lambdas引用了上下文中的變量或方法，那生成的將是一個(gè)非靜態(tài)方法。所以，不要被這個(gè)例子誤導(dǎo)——lambdas是可以捕獲上下文環(huán)境內(nèi)容的！

總結(jié)lambdas

我可以毫無(wú)疑問(wèn)的說(shuō)，lambdas和伴隨它一起的各種特征(守衛(wèi)方法(defender)
,升級(jí)的集合類庫(kù))將很快給Java帶來(lái)巨大的沖擊。它的語(yǔ)法相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單，一旦程序員們意識(shí)到這些功能給開(kāi)發(fā)效率帶來(lái)的好處，我們將會(huì)看到大量的程序員都會(huì)運(yùn)用這個(gè)功能。

看看lambdas會(huì)編譯成什么樣子，這對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一件非常有趣的事情，我很開(kāi)心，因?yàn)槲铱吹竭@些所有的invokedynamic指令調(diào)用都沒(méi)有出現(xiàn)匿名內(nèi)部類。

英文原文：Java 8: The First Taste of Lambdas

譯文鏈接：http://www.aqee.net/java-8-the-first-taste-of-lambdas/