语法糖是一种用来方便程序员代码开发的手段,简化程序开发,但是不会提供实质性的功能改造,但可以提高开发效率或者语法的严谨性或者减少编码出错的机会。
总而言之,语法糖可以看作是编译器实现的一种小把戏。
语法糖的存在主要是方便开发人员使用。但其实,Java虚拟机并不支持这些语法糖。这些语法糖在编译阶段就会被还原成简单的基础语法结构,这个过程就是解语法糖。
说到编译,大家肯定都知道,Java语言中,javac命令可以将后缀名为.java的源文件编译为后缀名为.class的可以运行于Java虚拟机的字节码。
如果你去看com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler的源码,你会发现在compile()中有一个步骤就是调用desugar(),这个方法就是负责解语法糖的实现的。
Java 中最常用的语法糖主要有泛型、变长参数、条件编译、自动拆装箱、内部类等
1.泛型和类型擦除
泛型的本质是参数化类型,也就是操作的数据类型本身也是一个参数。这种参数类型可以用在类,接口,方法中,分别叫泛型类,泛型接口,泛型方法。
但是java的泛型是一个语法糖,并非是真实泛型,只在源码中存在,List和List 在编译之后,就是List 并在相应的地方加上了类型转换代码。这种实现方式叫类型擦除,也叫伪泛型。
但是在 C#里面的是真实泛型,List和List就是两个不同的类型。
在java里面 ,如果同一个类的两个方法名称相同,参数分别为List和List,是无法重载的,泛型擦除之后都是 List ,重载需要方法签名不同。
但是,擦除法所谓的擦除,仅仅是对方法的code属性中的字节码进行擦除,实际上元数据中还是保留了泛型信息,这也是我们能通过反射手段获取参数化类型的根本依据。
2.自动装箱和遍历循环
自动装箱用了Integer.valueOf
for循环用了迭代器
除了泛型,for,可变长参数等语法糖之外
还有内部类,枚举,断言,对枚举和字符串对switch支持,try语句中定义和关闭资源等。
switch 支持 String 与枚举
从Java 7 开始,Java语言中的语法糖在逐渐丰富,其中一个比较重要的就是Java 7中switch开始支持String。
在开始coding之前先科普下,Java中的swith自身原本就支持基本类型。比如int、char等。
对于int类型,直接进行数值的比较。对于char类型则是比较其ascii码。
所以,对于编译器来说,switch中其实只能使用整型,任何类型的比较都要转换成整型。比如byte。short,char(ackii码是整型)以及int。
进行switch的实际是哈希值,然后通过使用equals方法比较进行安全检查,这个检查是必要的,因为哈希可能会发生碰撞。因此它的性能是不如使用枚举进行switch或者使用纯整数常量,但这也不是很差,也就是字符串的switch是通过equals()和hashCode()方法来实现的,先比较hashcode 再用equals进行验证,因为hashcode可能会冲突
泛型
通常情况下,一个编译器处理泛型有两种方式:Code specialization和Code sharing。
C++和C#是使用Code specialization的处理机制,而Java使用的是Code sharing的机制。
Code sharing方式为每个泛型类型创建唯一的字节码表示,并且将该泛型类型的实例都映射到这个唯一的字节码表示上。将多种泛型类形实例映射到唯一的字节码表示是通过类型擦除(type erasue)实现的。
也就是说,对于Java虚拟机来说,他根本不认识Map
类型擦除的主要过程如下:
1.将所有的泛型参数用其最左边界(最顶级的父类型)类型替换。
2.移除所有的类型参数。
虚拟机中没有泛型,只有普通类和普通方法,所有泛型类的类型参数在编译时都会被擦除,泛型类并没有自己独有的Class类对象。比如并不存在List.class或是List.class,而只有List.class。
自动装箱与拆箱
自动装箱就是Java自动将原始类型值转换成对应的对象,比如将int的变量转换成Integer对象,这个过程叫做装箱,反之将Integer对象转换成int类型值,这个过程叫做拆箱
因为这里的装箱和拆箱是自动进行的非人为转换,所以就称作为自动装箱和拆箱。
原始类型byte, short, char, int, long, float, double 和 boolean 对应的封装类为Byte, Short, Character, Integer, Long, Float, Double, Boolean。
先来看个自动装箱的代码:
public static void main(String[] args) {
int i = 10;
Integer n = i;
}
反编译后代码如下:
public static void main(String args[])
{
int i = 10;
Integer n = Integer.valueOf(i);
}
再来看个自动拆箱的代码:
public static void main(String[] args) {
Integer i = 10;
int n = i;
}
反编译之后
public static void main(String args[])
{
Integer i = Integer.valueOf(10);
int n = i.intValue();
}
从反编译得到内容可以看出,在装箱的时候自动调用的是Integer的valueOf(int)方法。而在拆箱的时候自动调用的是Integer的intValue方法。
装箱过程是通过调用包装器的valueOf方法实现的,而拆箱过程是通过调用包装器的 xxxValue方法实现的。
方法变长参数
可变参数(variable arguments)是在Java 1.5中引入的一个特性。它允许一个方法把任意数量的值作为参数。
可变参数在被使用的时候,他首先会创建一个数组,数组的长度就是调用该方法是传递的实参的个数,然后再把参数值全部放到这个数组当中,然后再把这个数组作为参数传递到被调用的方法中。
枚举
Java SE5提供了一种新的类型-Java的枚举类型,关键字enum可以将一组具名的值的有限集合创建为一种新的类型,而这些具名的值可以作为常规的程序组件使用,这是一种非常有用的功能
public enum t {
SPRING,SUMMER;
}
反编译之后
public final class T extends Enum
{
private T(String s, int i)
{
super(s, i);
}
public static T[] values()
{
T at[];
int i;
T at1[];
System.arraycopy(at = ENUM$VALUES, 0, at1 = new T[i = at.length], 0, i);
return at1;
}
public static T valueOf(String s)
{
return (T)Enum.valueOf(demo/T, s);
}
public static final T SPRING;
public static final T SUMMER;
private static final T ENUM$VALUES[];
static
{
SPRING = new T("SPRING", 0);
SUMMER = new T("SUMMER", 1);
ENUM$VALUES = (new T[] {
SPRING, SUMMER
});
}
}
public final class T extends Enum,说明,该类是继承了Enum类的,同时final关键字告诉我们,这个类也是不能被继承的
当我们使用enmu来定义一个枚举类型的时候,编译器会自动帮我们创建一个final类型的类继承Enum类,所以枚举类型不能被继承。
内部类
内部类又称为嵌套类,可以把内部类理解为外部类的一个普通成员。
内部类之所以也是语法糖,是因为它仅仅是一个编译时的概念。
outer.java里面定义了一个内部类inner,一旦编译成功,就会生成两个完全不同的.class文件了,分别是outer.class和outer$inner.class。所以内部类的名字完全可以和它的外部类名字相同。
public class OutterClass {
private String userName;
public String getUserName() {
return userName;
}
public void setUserName(String userName) {
this.userName = userName;
}
public static void main(String[] args) {
}
class InnerClass{
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
}
以上代码编译后会生成两个class文件:OutterClass$InnerClass.class 、OutterClass.class 。
条件编译
—般情况下,程序中的每一行代码都要参加编译。但有时候出于对程序代码优化的考虑,希望只对其中一部分内容进行编译,此时就需要在程序中加上条件,让编译器只对满足条件的代码进行编译,将不满足条件的代码舍弃,这就是条件编译。
如在C或CPP中,可以通过预处理语句来实现条件编译。其实在Java中也可实现条件编译。我们先来看一段代码:
public class ConditionalCompilation {
public static void main(String[] args) {
final boolean DEBUG = true;
if(DEBUG) {
System.out.println("Hello, DEBUG!");
}
final boolean ONLINE = false;
if(ONLINE){
System.out.println("Hello, ONLINE!");
}
}
}
反编译后代码如下:
public class ConditionalCompilation
{
public ConditionalCompilation()
{
}
public static void main(String args[])
{
boolean DEBUG = true;
System.out.println("Hello, DEBUG!");
boolean ONLINE = false;
}
}
首先,我们发现,在反编译后的代码中没有System.out.println(“Hello, ONLINE!”);,这其实就是条件编译。
当if(ONLINE)为false的时候,编译器就没有对其内的代码进行编译。
所以,Java语法的条件编译,是通过判断条件为常量的if语句实现的。根据if判断条件的真假,编译器直接把分支为false的代码块消除。通过该方式实现的条件编译,必须在方法体内实现,而无法在正整个Java类的结构或者类的属性上进行条件编译。
这与C/C++的条件编译相比,确实更有局限性。在Java语言设计之初并没有引入条件编译的功能,虽有局限,但是总比没有更强。
断言
在Java中,assert关键字是从JAVA SE 1.4 引入的,为了避免和老版本的Java代码中使用了assert关键字导致错误,Java在执行的时候默认是不启动断言检查的(这个时候,所有的断言语句都将忽略!)。
如果要开启断言检查,则需要用开关-enableassertions或-ea来开启。
其实断言的底层实现就是if语言,如果断言结果为true,则什么都不做,程序继续执行,如果断言结果为false,则程序抛出AssertError来打断程序的执行。
-enableassertions会设置$assertionsDisabled字段的值。
数值字面量
在java 7中,数值字面量,不管是整数还是浮点数,都允许在数字之间插入任意多个下划线。这些下划线不会对字面量的数值产生影响,目的就是方便阅读。
比如说
public class Test {
public static void main(String... args) {
int i = 10_000;
System.out.println(i);
}
}
反编译之后
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
int i = 10000;
System.out.println(i);
}
}
反编译后就是把_删除了。也就是说编译器并不认识在数字字面量中的_,需要在编译阶段把他去掉。
for-each
增强for循环for-each
反编译之后
for(Iterator iterator = strList.iterator(); iterator.hasNext(); System.out.println(s))
s = (String)iterator.next();
for-each的实现原理其实就是使用了普通的for循环和迭代器
try-with-resource
Java里,对于文件操作IO流、数据库连接等开销非常昂贵的资源,用完之后必须及时通过close方法将其关闭,否则资源会一直处于打开状态,可能会导致内存泄露等问题。
关闭资源的常用方式就是在finally块里是释放,即调用close方法。比如,我们经常会写这样的代码:
BufferedReader br=null;
try {
br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\ test.xml"));
} catch (Exception ex) {
} finally {
br.close();
}
在finally进行关闭流
但是如果用try-resource
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\ test.xml"))) {
} catch (Exception e) {
}
反编译之后会发现其实那些我们没有做的关闭资源的操作,编译器都帮我们做了。
if(throwable != null)
try
{
br.close();
}
catch(Throwable throwable1)
{
throwable.addSuppressed(throwable1);
}
else
br.close();
Lambda表达式
Labmda表达式不是匿名内部类的语法糖,但是他也是一个语法糖。实现方式其实是依赖了几个JVM底层提供的lambda相关api。
为啥说他并不是内部类的语法糖呢,前面讲内部类我们说过,内部类在编译之后会有两个class文件,但是,包含lambda表达式的类编译后只有一个文件。
strList.forEach( s -> { System.out.println(s); } );
反编译之后
strList.forEach((Consumer)LambdaMetafactory.metafactory(null, null, null, (Ljava/lang/Object;)V, lambda$main$0(java.lang.String ), (Ljava/lang/String;)V)());
}
private static /* synthetic */ void lambda$main$0(String s) {
System.out.println(s);
}
在forEach方法中,其实是调用了java.lang.invoke.LambdaMetafactory#metafactory方法,该方法的第四个参数implMethod指定了方法实现。可以看到这里其实是调用了一个lambda$main$0方法进行了输出。
所以,lambda表达式的实现其实是依赖了一些底层的api,在编译阶段,编译器会把lambda表达式进行解糖,转换成调用内部api的方式。
需要注意的问题:
泛型——当泛型遇到重载
public static void method(List list) {
System.out.println("invoke method(List list)");
}
public static void method(List list) {
System.out.println("invoke method(List list)");
}
有两个重载的函数,因为他们的参数类型不同,一个是List另一个是List,但是,这段代码是编译通不过的。因为我们前面讲过,参数List和List编译之后都被擦除了,变成了一样的原生类型List,擦除动作导致这两个方法的特征签名变得一模一样。
泛型——当泛型遇到catch
泛型的类型参数不能用在Java异常处理的catch语句中。因为异常处理是由JVM在运行时刻来进行的。由于类型信息被擦除,JVM是无法区分两个异常类型MyException和MyException的
泛型——当泛型内包含静态变量
ublic class StaticTest{
public static void main(String[] args){
GT gti = new GT();
gti.var=1;
GT gts = new GT();
gts.var=2;
System.out.println(gti.var);
}
}
class GT{
public static int var=0;
public void nothing(T x){}
}
由于经过类型擦除,所有的泛型类实例都关联到同一份字节码上,泛型类的所有静态变量是共享的。
自动装箱与拆箱——对象相等比较
public static void main(String[] args) {
Integer a = 1000;
Integer b = 1000;
Integer c = 100;
Integer d = 100;
System.out.println("a == b is " + (a == b));
System.out.println(("c == d is " + (c == d)));
}
输出
a == b is false
c == d is true
在Java 5中,在Integer的操作上引入了一个新功能来节省内存和提高性能。整型对象通过使用相同的对象引用实现了缓存和重用
适用于整数值区间-128 至 +127。
只适用于自动装箱。使用构造函数创建对象不适用。
增强for循环
for (Student stu : students) {
if (stu.getId() == 2)
students.remove(stu);
}
Iterator是工作在一个独立的线程中,并且拥有一个 mutex 锁。 Iterator被创建之后会建立一个指向原来对象的单链索引表,当原来的对象数量发生变化时,这个索引表的内容不会同步改变,所以当索引指针往后移动的时候就找不到要迭代的对象,所以按照 fail-fast 原则 Iterator 会马上抛出java.util.ConcurrentModificationException异常
所以 Iterator 在工作的时候是不允许被迭代的对象被改变的。但你可以使用 Iterator 本身的方法remove()来删除对象,Iterator.remove() 方法会在删除当前迭代对象的同时维护索引的一致性。