java 8支持动态语言，看到了很酷的lambda表达式，对一直以静态类型语言自居的java，让人看到了java虚拟机可以支持动态语言的目标。
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import java.util.function.consumer;
public class lambda {
public static void main(string[] args) {
consumer<string> c = s -> system.out.println(s);
c.accept("hello lambda!");
}
}
刚看到这个表达式，感觉java的处理方式是属于内部匿名类的方式
public class lambda {
static {
system.setproperty("jdk.internal.lambda.dumpproxyclasses", ".");
}
public static void main(string[] args) {
consumer<string> c = new consumer<string>(){
@override
public void accept(string s) {
system.out.println(s);
}
};
c.accept("hello lambda");
}
}
编译的结果应该是lambda.class , lambda$1.class 猜测在支持动态语言java换汤不换药，在最后编译的时候生成我们常见的方式。
但是结果不是这样的，只是产生了一个lambda.class
反编译吧，来看看真相是什么？
javap -v -p lambda.class
注意 -p 这个参数 -p 参数会显示所有的方法，而不带默认是不会反编译private 的方法的
public lambda();
descriptor: ()v
flags: acc_public
code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #21 // method java/lang/object."<init>":()v
4: return
linenumbertable:
line 3: 0
localvariabletable:
start length slot name signature
0 5 0 this llambda;
public static void main(java.lang.string[]);
descriptor: ([ljava/lang/string;)v
flags: acc_public, acc_static
code:
stack=2, locals=2, args_size=1
0: invokedynamic #30, 0 // invokedynamic #0:accept:()ljava/util/function/consumer;
5: astore_1
6: aload_1
7: ldc #31 // string hello lambda
9: invokeinterface #33, 2 // interfacemethod java/util/function/consumer.accept:(ljava/lang/object;)v
14: return
linenumbertable:
line 8: 0
line 9: 6
line 10: 14
localvariabletable:
start length slot name signature
0 15 0 args [ljava/lang/string;
6 9 1 c ljava/util/function/consumer;
localvariabletypetable:
start length slot name signature
6 9 1 c ljava/util/function/consumer<ljava/lang/string;>;
private static void lambda$0(java.lang.string);
descriptor: (ljava/lang/string;)v
flags: acc_private, acc_static, acc_synthetic
code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: getstatic #46 // field java/lang/system.out:ljava/io/printstream;
3: aload_0
4: invokevirtual #50 // method java/io/printstream.println:(ljava/lang/string;)v
7: return
linenumbertable:
line 8: 0
localvariabletable:
start length slot name signature
0 8 0 s ljava/lang/string;
}
sourcefile: "lambda.java"
bootstrapmethods:
0: #66 invokestatic java/lang/invoke/lambdametafactory.metafactory:(ljava/lang/invoke/methodhandles$lookup;ljava/lang/string;ljava/lang/invoke/methodtype;ljava/lang/invoke/methodtype;ljava/lang/invoke/methodhandle;ljava/lang/invoke/methodtype;)ljava/lang/invoke/callsite;
method arguments:
#67 (ljava/lang/object;)v
#70 invokestatic lambda.lambda$0:(ljava/lang/string;)v
#71 (ljava/lang/string;)v
innerclasses:
public static final #77= #73 of #75; //lookup=class java/lang/invoke/methodhandles$lookup of class java/lang/invoke/methodhandles
在这里我们发现了几个与我们常见的java不太一样的地方，由于常量定义太多了，文章中就不贴出了
1. invokedynamic 指令
java的调用函数的四大指令（invokevirtual、invokespecial、invokestatic、invokeinterface)，通常方法的符号引用在静态类型语言编译时就能产生，而动态类型语言只有在运行期才能确定接收者类型，改变四大指令的语意对java的版本有很大的影响，所以在jsr 292 《supporting dynamically typed languages on the java platform》添加了一个新的指令
invokedynamic
0: invokedynamic #30, 0 // invokedynamic #0:accept:()ljava/util/function/consumer;
#30 是代表常量#30 也就是后面的注释invokedynamic #0:accept:()ljava/util/function/consumer;
0 是占位符号，目前无用
2. bootstrapmethods
每一个invokedynamic指令的实例叫做一个动态调用点(dynamic call site), 动态调用点最开始是未链接状态(unlinked:表示还未指定该调用点要调用的方法), 动态调用点依靠引导方法来链接到具体的方法. 引导方法是由编译器生成, 在运行期当jvm第一次遇到invokedynamic指令时, 会调用引导方法来将invokedynamic指令所指定的名字(方法名,方法签名)和具体的执行代码(目标方法)链接起来, 引导方法的返回值永久的决定了调用点的行为.引导方法的返回值类型是java.lang.invoke.callsite, 一个invokedynamic指令关联一个callsite, 将所有的调用委托到callsite当前的target(methodhandle)
invokedynamic #0 就是bootstrapmethods表示#0的位置
0: #66 invokestatic java/lang/invoke/lambdametafactory.metafactory:(ljava/lang/invoke/methodhandles$lookup;ljava/lang/string;ljava/lang/invoke/methodtype;ljava/lang/invoke/methodtype;ljava/lang/invoke/methodhandle;ljava/lang/invoke/methodtype;)ljava/lang/invoke/callsite; method arguments: #67 (ljava/lang/object;)v #70 invokestatic lambda.lambda$0:(ljava/lang/string;)v #71 (ljava/lang/string;)v
我们看到调用了lambdametafactory.metafactory 的方法
参数:
lambdametafactory.metafactory(lookup, string, methodtype, methodtype, methodhandle, methodtype)有六个参数, 按顺序描述如下
1. methodhandles.lookup caller : 代表查找上下文与调用者的访问权限, 使用invokedynamic指令时, jvm会自动自动填充这个参数
2. string invokedname : 要实现的方法的名字, 使用invokedynamic时, jvm自动帮我们填充(填充内容来自常量池invokedynamic.nameandtype.name), 在这里jvm为我们填充为 "apply", 即consumer.accept方法名.
3. methodtype invokedtype : 调用点期望的方法参数的类型和返回值的类型(方法signature). 使用invokedynamic指令时, jvm会自动自动填充这个参数(填充内容来自常量池invokedynamic.nameandtype.type), 在这里参数为string, 返回值类型为consumer, 表示这个调用点的目标方法的参数为string, 然后invokedynamic执行完后会返回一个即consumer实例.
4. methodtype sammethodtype : 函数对象将要实现的接口方法类型, 这里运行时, 值为 (object)object 即 consumer.accept方法的类型(泛型信息被擦除).#67 (ljava/lang/object;)v
5. methodhandle implmethod : 一个直接方法句柄(directmethodhandle), 描述在调用时将被执行的具体实现方法 (包含适当的参数适配, 返回类型适配, 和在调用参数前附加上捕获的参数), 在这里为 #70 invokestatic lambda.lambda$0:(ljava/lang/string;)v 方法的方法句柄.
6. methodtype instantiatedmethodtype : 函数接口方法替换泛型为具体类型后的方法类型, 通常和 sammethodtype 一样, 不同的情况为泛型:
比如函数接口方法定义为 void accept(t t) t为泛型标识, 这个时候方法类型为(object)void, 在编译时t已确定, 即t由string替换, 这时sammethodtype就是 (object)void, 而instantiatedmethodtype为(string)void.
第4, 5, 6 三个参数来自class文件中的. 如上面引导方法字节码中method arguments后面的三个参数就是将应用于4, 5, 6的参数.
method arguments: #67 (ljava/lang/object;)v #70 invokestatic lambda.lambda$0:(ljava/lang/string;)v #71 (ljava/lang/string;)v
我们来看metafactory 的方法里的实现代码
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();
}
在buildcallsite的函数中
callsite buildcallsite() throws lambdaconversionexception {
final class<?> innerclass = spininnerclass();
函数spininnerclass 构建了这个内部类，也就是生成了一个lambda$$lambda$1/716157500 这样的内部类,这个类是在运行的时候构建的，并不会保存在磁盘中，如果想看到这个构建的类，可以通过设置环境参数
system.setproperty("jdk.internal.lambda.dumpproxyclasses", ".");
会在你指定的路径 . 当前运行路径上生成这个内部类
3.静态类
java在编译表达式的时候会生成lambda$0静态私有类，在这个类里实现了表达式中的方法块 system.out.println(s);
private static void lambda$0(java.lang.string);
descriptor: (ljava/lang/string;)v
flags: acc_private, acc_static, acc_synthetic
code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: getstatic #46 // field java/lang/system.out:ljava/io/printstream;
3: aload_0
4: invokevirtual #50 // method java/io/printstream.println:(ljava/lang/string;)v
7: return
linenumbertable:
line 8: 0
localvariabletable:
start length slot name signature
0 8 0 s ljava/lang/string;
当然了在上一步通过设置的jdk.internal.lambda.dumpproxyclasses里生成的lambda$$lambda$1.class
public void accept(java.lang.object);
descriptor: (ljava/lang/object;)v
flags: acc_public
code:
stack=1, locals=2, args_size=2
0: aload_1
1: checkcast #15 // class java/lang/string
4: invokestatic #21 // method lambda.lambda$0:(ljava/lang/string;)v
7: return
runtimevisibleannotations:
0: #13()
调用了lambda.lambda$0静态函数，也就是表达式中的函数块
总结
这样就完成的实现了lambda表达式，使用invokedynamic指令，运行时调用lambdametafactory.metafactory动态的生成内部类，实现了接口，内部类里的调用方法块并不是动态生成的，只是在原class里已经编译生成了一个静态的方法，内部类只需要调用该静态方法
以上所述是小编给大家介绍的java 8 动态类型语言lambda表达式实现原理解析，希望对大家有所帮助
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