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Java Lambda (since java08)

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  • java-stream

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Lambda 表达式是一种用于取代匿名类，把函数行为表述为函数式编程风格的一种匿名函数，Lambda 表达式的执行结果是函数式接口的一个匿名对象；Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递到方法中）

  • 来源
    • λ[læ:mdə] 演算
  • 使用前提
    • 函数式接口
      • 只有一个（抽象方法）的接口
  • 函数式编程
    • 函数是“第一等公民”
      • 级别和 Java 类相同
    • 效果
      • 可以赋值给变量
      • 可以作为（其它函数的）参数进行传递
      • 可以作为（其它函数的）返回值
  • 语法
(parameters) -> { statements; }
(parameters) -> expression
  • 局限
    • Lambda 不算 Java 中的语法糖；
      • 在敏感场景，如初始化开销时会体现差距
        • 原因：在首次调用时，JVM 需要为其构建 CallSite 实例；
    • Lambda 打断点复杂，程序栈很复杂；
  • 用例
    • 匿名内部类
public class AnonymousInnerClass {
  public static void main(String... args) {
    List<String> strList = Arrays.asList("1", "2", "3");
    strList.forEach(new Consumer<String>() {
      @Override
      public void accept(String s) {
        System.out.println(s);
      }
    });
  }
}
  • Lambda 表达式
public class LambdaTest {
  public static void main(String... args) {
    List<String> strList = Arrays.asList("1", "2", "3");
    strList.forEach(s -> {
      System.out.println(s);
    });
  }
}
  • 原理
      1. Lambda 表达式底层是用内部类来实现的
      1. 该内部类实现了 * 某个（根据 Lambda 所属的代码指定）* 函数式接口，并重写了该接口的抽象方法
      2. 该内部类是在程序运行时使用 ASM 技术动态生成的，所以编译期没有对应的.class 文件，但是我们可以通过设置系统属性将该内部类文件转储出来
    • Java07 在 JSR 292 中增加了对动态类型语言的支持，使得 Java 也可以像C 语言那样将方法作为参数传递，其实现在 java.lang.invoke 包中。它的核心就是 invokedynamic 指令，为后面函数式编程和响应式编程提供了前置支持。
    • invokedynamic 指令对应的执行方法会关联到一个动态调用点对象（java.lang.invoke.CallSite），一个调用点（call site）是一个方法句柄（method handle，调用点的目标）的持有者，这个调用点对象会指向一个具体的引导方法（bootstrap method，比如 metafactory()），引导方法成功调用之后，调用点的目标将会与它持有的方法句柄的引用永久绑定，最终得到一个实现了函数式接口（比如 Consumer）的对象
    • Lambda 表达式在编译期进行脱糖（desugar），它的主体部分会被转换成一个脱糖方法（desugared method，即 lambda$main$0），这是一个合成方法，如果 Lambda 没有用到外部变量，则是一个私有的静态方法，否则将是个私有的实例方法——synthetic 表示不在源码中显示，并在 Lambda 所属的方法（比如 main 方法）中生成 invokedynamic 指令
    • 进入运行期，invokedynamic 指令会调用引导方法 metafactory() 初始化 ASM 生成内部类所需的各项属性，然后由 spinInnerClass() 方法组装内部类并用 Unsafe 加载到 JVM，通过构造方法实例化内部类的实例（Lambda 的实现内部类的构造是私有的，需要手动设置可访问属性为 true），最后绑定到方法句柄，完成调用点的创建
    • 你可以把调用点看成是函数式接口（例如 Consumer 等）的匿名对象，当然，内部类是确实存在的——比如 final class LambdaTest$$Lambda$1 implements Consumer。值得注意的是，内部类的实现方法里并没有 Lambda 表达式的任何操作，它不过是调用了脱糖后定义在调用点目标类（targetClass，即 LambdaTest 类）中的合成方法（即 lambda$main$0）而已，这样做使得内部类的代码量尽可能的减少，降低内存占用，对效率的提升更加稳定和可控

    • Lambda 表达式在编译期脱去糖衣语法，生成了一个“合成方法”，在运行期，invokedynamic 指令通过引导方法创建调用点，过程中生成一个实现了函数式接口的内部类并返回它的对象，最终通过调用点所持有的方法句柄完成对合成方法的调用，实现具体的功能。

  • 常用接口
Runnable / Callable
Supplier / Consumer
Comparator
Predicate
Function

Reference

  • 马士兵

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