本文已收录 【修炼内功】跃迁之路
初次接触Java8的时候感觉Lambda表达式很神奇(Lambda表达式带来的编程新思路)，但又总感觉它就是匿名类或者内部类的语法糖而已，只是语法上更为简洁罢了，如同以下的代码
public class Lambda {
private static void hello(String name, Consumer printer) {
printer.accept(name);
}
public static void main(String[] args) {
hello("lambda", (name) -> System.out.println("Hello " + name));
hello("匿名类", new Consumer () {
@Override
public void accept(String name) {
System.out.println("Hello " + name);
}
});
hello("内部类", new SupplierImpl());
}
static class SupplierImpl implements Consumer {
@Override
public void accept(String name) {
System.out.println("Hello " + name);
}
}
} 编译后会产生三个文件
虽然从使用效果来看，Lambda与匿名类或者内部类有相似之处(当然也有很大不同，如this指针等 Lambda表达式里的"陷阱")，但从编译结果来看，并不能简单地将Lambda与匿名类/内部类划等号
简单查看Lambda字节码javap -p Lambda
Java编译器自动帮我们生成了方法lambda$main$0，我们有理由相信，Lambda表达式内的逻辑就封装在此函数内
生成的方法lambda$main$0又是如何被调用的呢？
Lambda的调用使用了invokedynamic指令，虚拟机视角的方法调用一文中已经详细介绍了invokedynamic，但这里还是看不出invokedynamic指令与lambda$main$0方法之间到底是如何关联起来的，invokedynamic指令的启动函数(BootstrapMethod)与调用点(CallSite)又在哪里？
其实仔细查看字节码的话可以发下，编译器还会额外生成一个内部类
仔细查看内部类的逻辑，是不是像极了虚拟机视角的方法调用一文中所提invokedynamic的运行过程
- 在第一次执行invokedynamic时，JVM虚拟机会调用该指令所对应的启动方法(
BootstrapMethod)来生成调用点- 启动方法(
BootstrapMethod)由方法句柄来指定(MH_BootstrapMethod)- 启动方法接受三个固定的参数，分别为 Lookup实例、指代目标方法名的字符串及该调用点能够链接的方法句柄类型
- 将调用点绑定至该invokedynamic指令中，之后的运行中虚拟机会直接调用绑定的调用点所链接的方法句柄
为了验证此想法，可以执行java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses Lambda用来导出内部类
跟踪内部类的运行可以发现，在执行lambda表达式的时候会调用MethodHandleNatives.linkCallSite方法来生成并链接到调用点
// Up-calls from the JVM.
// These must NOT be public.
/**
* The JVM is linking an invokedynamic instruction. Create a reified call site for it.
*/
static MemberName linkCallSite(Object callerObj,
Object bootstrapMethodObj,
Object nameObj, Object typeObj,
Object staticArguments,
Object[] appendixResult) {
MethodHandle bootstrapMethod = (MethodHandle)bootstrapMethodObj;
Class caller = (Class)callerObj;
String name = nameObj.toString().intern();
MethodType type = (MethodType)typeObj;
if (!TRACE_METHOD_LINKAGE)
return linkCallSiteImpl(caller, bootstrapMethod, name, type,
staticArguments, appendixResult);
return linkCallSiteTracing(caller, bootstrapMethod, name, type,
staticArguments, appendixResult);
}
static MemberName linkCallSiteImpl(Class caller,
MethodHandle bootstrapMethod,
String name, MethodType type,
Object staticArguments,
Object[] appendixResult) {
CallSite callSite = CallSite.makeSite(bootstrapMethod,
name,
type,
staticArguments,
caller);
if (callSite instanceof ConstantCallSite) {
appendixResult[0] = callSite.dynamicInvoker();
return Invokers.linkToTargetMethod(type);
} else {
appendixResult[0] = callSite;
return Invokers.linkToCallSiteMethod(type);
}
}caller为调用lambda方法的类Lambda [Class]
bootstrapMethod为启动方法的句柄 [MethodHandler]
name为lambda表达式实际类型中需要执行的方法名acccept (Consumer.accept)
type为生成的方法类型()Consumer [MethodType]
staticArguments中包含了lambda方法的方法句柄 [MethodHandler] 及方法类型 [MethodType]
CallSite.makeSite方法会生成调用点，最终调用如class文件中所示的LambdaMetafactory.metafactory方法
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();
}简单来讲，所生成内部类作用，是为了生成调用点，并链接到invokedynamic指令，以便动态调用
如果一个类中，多次使用lambda表达式，会生成多少个方法，又会生成多少个内部类？
public class Lambda {
private static void hello(String name, Consumer printer) {
printer.accept(name);
}
public static void main(String[] args) {
hello("lambda1", (name) -> System.out.println("Hello " + name));
hello("lambda2", (name) -> System.out.println("Hello " + name));
new Thread(() -> {
System.out.println("thread");
}).start();
}
} 上述示例中共使用了三处、两种(Consumer、Runnable)Lambda表达式，编译后查看class文件
对于每一个lambda表达式，都会生成一个静态的私有方法
再查看内部类
只会生成一个内部类，但存在三个方法，每个方法对应一个lambda私有方法，用以生成对应的调用点绑定到相应的invokedynamic指令上
结合以上我们可以总结出：
- lambda表达式会被编译为invokedynamic指令
- 每一个lambda表达式的实现逻辑均会被封装为一个静态私有方法
- 只要存在lambda表达式调用，便会生成一个内部类
- 内部类中每一个方法（启动方法 BoostrapMethod）对应一个lambda表达式所生成的静态私有方法，内部类中的方法用以生成对应的调用点绑定到相应的invokedynamic指令上
这也解释了为什么lambda中的this指针指向的是周围的类 (定义该Lambda表达式时所处的类) (Lambda表达式里的"陷阱")
所以，lambda表达式确实是语法糖，但并不是匿名类/内部类的语法糖