【响应式编程-03】Lambda表达式底层实现原理

一、简要描述

• Lambda的底层实现原理
• Lambda表达式编译和运行过程

二、Lambda的底层实现原理

• Lambda表达式的本质

        函数式接口的匿名子类的匿名对象

• 反编译：cfr-0.145.jar

        反编译：LambdaMetafactory.metafactory()

        跟踪调试，转储Lambda类：

                jdk.internal.lambda.dumpProxyClasses

                LambdaPrinciple$Lambda$1.class

• 结论

        Lambda底层用匿名内部类实现：ASM技术

        Lambda表达式是个语法糖

三、Lambda表达式编译和运行过程

• JVM参数：jdk.internal.lambda.dumpProxyClasses
  • 命令：java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses ClassName
  • 转储得到内部类：ClassName$$Lambda$1.class
  • 反编译：java -jar cfr-0.145.jar LambdaPrinciple.class --decodelambdas false
• 本质：函数式接口的匿名子类的匿名对象

        Lambda表达式与函数接口的抽象函数格式一一对应

1、LambdaPrinciple 代码实现

package tech.flygo.lambda.demo4;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * Lambda表达式的底层实现
 * 语法:
 * (parameters) -> { statements; }
 * 或
 * (parameters) -> expression
 *
 * 

 * JVM参数：jdk.internal.lambda.dumpProxyClasses
 * 命令：java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses ClassName
 * 转储得到内部类：ClassName$$Lambda$1.class
 * 反编译：java -jar cfr-0.145.jar LambdaPrinciple.class --decodelambdas false
 * 

 * 本质：函数式接口的匿名子类的匿名对象
 * Lambda表达式与函数接口的抽象函数格式一一对应
 */
public class LambdaPrinciple {

    public static void main(String[] args) {
        List stringList = Arrays.asList("one", "two", "three");
        // 通过lambda表达式实现元素遍历
        stringList.forEach(s -> {
            System.out.println(s);
        });
    }
}

2、cfr工具包解码Lambda代码实现

CFR解析包

cfr-0.145.jarhttps://www.yuque.com/attachments/yuque/0/2023/jar/1509175/1684030971197-5456d0f4-1c6a-45d0-bf96-009ee00cd9cd.jar

2.1、复制cfr工具包到class目录下

2.2、使用Java命令解码Lambda代码实现

• 进入class目录
• class和工具包同一级目录
• 使用java命令解码Lambda实现内容

   java -jar cfr-0.145.jar LambdaPrinciple.class --decodelambdas false

2.3、解码出来的Lambda内容

/*
 * Decompiled with CFR 0.145.
 */
package tech.flygo.lambda.demo4;

import java.io.PrintStream;
import java.lang.invoke.LambdaMetafactory;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;

public class LambdaPrinciple {
    public static void main(String[] args) {
        List stringList = Arrays.asList("one", "two", "three");
        stringList.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);
    }
}

3、分析Lambda实现逻辑

3.1、LambdaMetafactory.metafactory()方法

从下面的源码可以看出，Java是严格遵循的面向对象原则，这里返回的是一个对象，而不是一个函数体。

3.2、调用InnerClassLambdaMetafactory

3.3、InnerClassLambdaMetafactory.buildCallSite()构造调用点

3.4、调用InnerClassLambdaMetafactory.spinInnerClass()

4、使用Java命令打开dumps调试模式

Java命令：java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses ClassName

打开调试模式

4.1、进入class文件包文件的目录

特别注意：比如class文件的包路径为 tech.flygo.lambda.demo4，则进入目录 tech的上一级目录

执行java命令：java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses tech.flygo.lambda.demo4.LambdaPrinciple

4.2、查看Lambda生成的匿名内部类

5、Java对动态语言的支持

使用javap查看class字节码：javap -p -v LambdaPrinciple

Java7之后增加了动态指令InvokeDynamic，Java支持动态语言