Java Lambda表達式實例解析原理
1、實例解析
先從一個例子開始：
public class LambdaTest {
public static void print(String name, Print print) {
print.print(name);
}
public static void main(String[] args) {
String name = "Chen Longfei";
String prefix = "hello, ";
print(name, (t) -> System.out.println(t));
// 與上一行不同的是，Lambda表達式的函數(shù)體中引用了外部變量‘prefix'
print(name, (t) -> System.out.println(prefix + t));
}
}
@FunctionalInterface
interface Print {
void print(String name);
}
例子很簡單，定義了一個函數(shù)式接口Print ，main方法中有兩處代碼以Lambda表達式的方式實現(xiàn)了print接口，分別打印出不帶前綴與帶前綴的名字。
運行程序，打印結(jié)果如下：
Chen Longfei
hello, Chen Longfei
而(t) -> System.out.println(t)與(t) -> System.out.println(prefix + t))之類的Lambda表達式到底是怎樣被編譯與調(diào)用的呢？
我們知道，編譯器編譯Java代碼時經(jīng)常在背地里“搞鬼”比如類的全限定名的補全，泛型的類型推斷等，編譯器耍的這些小聰明可以幫助我們寫出更優(yōu)雅、簡潔、高效的代碼。鑒于編譯器的一貫作風，我們有理由懷疑，新穎而另類的Lambda表達式在編譯時很可能會被改造過了。
下面通過javap反編譯class文件一探究竟。 javap是jdk自帶的一個字節(jié)碼查看工具及反編譯工具： 用法: javap 其中, 可能的選項包括:
-help --help -? 輸出此用法消息
-version 版本信息
-v -verbose 輸出附加信息
-l 輸出行號和本地變量表
-public 僅顯示公共類和成員
-protected 顯示受保護的/公共類和成員
-package 顯示程序包/受保護的/公共類
和成員 (默認)
-p -private 顯示所有類和成員
-c 對代碼進行反匯編
-s 輸出內(nèi)部類型簽名
-sysinfo 顯示正在處理的類的
系統(tǒng)信息 (路徑, 大小, 日期, MD5 散列)
-constants 顯示最終常量
-classpath <path> 指定查找用戶類文件的位置
-cp <path> 指定查找用戶類文件的位置
-bootclasspath <path> 覆蓋引導(dǎo)類文件的位置
結(jié)果如下：
javap -p Print.class
interface test.Print {
public abstract void print(java.lang.String);
}
// Compiled from "LambdaTest.java"
public class test.LambdaTest
{
public test.LambdaTest();
public static void print(java.lang.String, test.Print);
public static void main(java.lang.String[]);
private static void Lambda$main$1(java.lang.String);
private static void Lambda$main$0(java.lang.String, java.lang.String);
}
可見，編譯器對Print接口的改造比較小，只是為print方法添加了public abstract關(guān)鍵字，而對LambdaTest的變化就比較大了，添加了兩個靜態(tài)方法：
private static void Lambda$main$1(java.lang.String); private static void Lambda$main$0(java.lang.String, java.lang.String);
到底有什么關(guān)聯(lián)呢？使用javap -p -v -c LambdaTest.class查看更加詳細的反編譯結(jié)果：
public class test.LambdaTest
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #15.#30 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = InterfaceMethodref #31.#32 // test/Print.print:(Ljava/lang/String;)V
#3 = String #33 // Chen Longfei
#4 = String #34 // hello,
#5 = InvokeDynamic #0:#39 // #0:print:(Ljava/lang/String;)Ltest/Print;
#6 = Methodref #14.#40 // test/LambdaTest.print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
#7 = InvokeDynamic #1:#42 // #1:print:()Ltest/Print;
#8 = Fieldref #43.#44 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
#9 = Methodref #45.#46 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
#10 = Class #47 // java/lang/StringBuilder
#11 = Methodref #10.#30 // java/lang/StringBuilder."<init>":()V
#12 = Methodref #10.#48 // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder
;
#13 = Methodref #10.#49 // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
#14 = Class #50 // test/LambdaTest
#15 = Class #51 // java/lang/Object
#16 = Utf8 <init>
#17 = Utf8 ()V
#18 = Utf8 Code
#19 = Utf8 LineNumberTable
#20 = Utf8 print
#21 = Utf8 (Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
#22 = Utf8 main
#23 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#24 = Utf8 Lambda$main$1
#25 = Utf8 (Ljava/lang/String;)V
#26 = Utf8 Lambda$main$0
#27 = Utf8 (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
#28 = Utf8 SourceFile
#29 = Utf8 LambdaTest.java
#30 = NameAndType #16:#17 // "<init>":()V
#31 = Class #52 // test/Print
#32 = NameAndType #20:#25 // print:(Ljava/lang/String;)V
#33 = Utf8 Chen Longfei
#34 = Utf8 hello,
#35 = Utf8 BootstrapMethods
#36 = MethodHandle #6:#53 // invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(Ljava/lang/inv
oke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/M
ethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
#37 = MethodType #25 // (Ljava/lang/String;)V
#38 = MethodHandle #6:#54 // invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$0:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/St
ring;)V
#39 = NameAndType #20:#55 // print:(Ljava/lang/String;)Ltest/Print;
#40 = NameAndType #20:#21 // print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
#41 = MethodHandle #6:#56 // invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$1:(Ljava/lang/String;)V
#42 = NameAndType #20:#57 // print:()Ltest/Print;
#43 = Class #58 // java/lang/System
#44 = NameAndType #59:#60 // out:Ljava/io/PrintStream;
#45 = Class #61 // java/io/PrintStream
#46 = NameAndType #62:#25 // println:(Ljava/lang/String;)V
#47 = Utf8 java/lang/StringBuilder
#48 = NameAndType #63:#64 // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
#49 = NameAndType #65:#66 // toString:()Ljava/lang/String;
#50 = Utf8 test/LambdaTest
#51 = Utf8 java/lang/Object
#52 = Utf8 test/Print
#53 = Methodref #67.#68 // java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(Ljava/lang/invoke/MethodHan
dles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;L
java/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
#54 = Methodref #14.#69 // test/LambdaTest.Lambda$main$0:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
#55 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Ltest/Print;
#56 = Methodref #14.#70 // test/LambdaTest.Lambda$main$1:(Ljava/lang/String;)V
#57 = Utf8 ()Ltest/Print;
#58 = Utf8 java/lang/System
#59 = Utf8 out
#60 = Utf8 Ljava/io/PrintStream;
#61 = Utf8 java/io/PrintStream
#62 = Utf8 println
#63 = Utf8 append
#64 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
#65 = Utf8 toString
#66 = Utf8 ()Ljava/lang/String;
#67 = Class #71 // java/lang/invoke/LambdaMetafactory
#68 = NameAndType #72:#76 // metafactory:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava
/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/
lang/invoke/CallSite;
#69 = NameAndType #26:#27 // Lambda$main$0:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
#70 = NameAndType #24:#25 // Lambda$main$1:(Ljava/lang/String;)V
#71 = Utf8 java/lang/invoke/LambdaMetafactory
#72 = Utf8 metafactory
#73 = Class #78 // java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup
#74 = Utf8 Lookup
#75 = Utf8 InnerClasses
#76 = Utf8 (Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/
lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
#77 = Class #79 // java/lang/invoke/MethodHandles
#78 = Utf8 java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup
#79 = Utf8 java/lang/invoke/MethodHandles
{
public test.LambdaTest();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 6: 0
public static void print(java.lang.String, test.Print);
descriptor: (Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=2, args_size=2
0: aload_1
1: aload_0
2: invokeinterface #2, 2 // InterfaceMethod test/Print.print:(Ljava/lang/String;)V
7: return
LineNumberTable:
line 9: 0
line 10: 7
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=3, args_size=1
0: ldc #3 // String Chen Longfei
2: astore_1
3: ldc #4 // String hello,
5: astore_2
6: aload_1
7: aload_2
8: invokedynamic #5, 0 // InvokeDynamic #0:print:(Ljava/lang/String;)Ltest/Print;
13: invokestatic #6 // Method print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
16: aload_1
17: invokedynamic #7, 0 // InvokeDynamic #1:print:()Ltest/Print;
22: invokestatic #6 // Method print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
25: return
LineNumberTable:
line 13: 0
line 14: 3
line 16: 6
line 18: 16
line 19: 25
private static void Lambda$main$1(java.lang.String);
descriptor: (Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PRIVATE, ACC_STATIC, ACC_SYNTHETIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: getstatic #8 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: aload_0
4: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
7: return
LineNumberTable:
line 18: 0
private static void Lambda$main$0(java.lang.String, java.lang.String);
descriptor: (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PRIVATE, ACC_STATIC, ACC_SYNTHETIC
Code:
stack=3, locals=2, args_size=2
0: getstatic #8 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: new #10 // class java/lang/StringBuilder
6: dup
7: invokespecial #11 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
10: aload_0
11: invokevirtual #12 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
14: aload_1
15: invokevirtual #12 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
18: invokevirtual #13 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
21: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
24: return
LineNumberTable:
line 16: 0
}
SourceFile: "LambdaTest.java"
InnerClasses:
public static final #74= #73 of #77; //Lookup=class java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup of class java/lang/invoke/MethodHandles
BootstrapMethods:
0: #36 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(
Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;
Ljava/lang/String;
Ljava/lang/invoke/MethodType;
Ljava/lang/invoke/MethodType;
Ljava/lang/invoke/MethodHandle;
Ljava/lang/invoke/MethodType;)
Ljava/lang/invoke/CallSite;
Method arguments:
#37 (Ljava/lang/String;)V
#38 invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$0:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
#37 (Ljava/lang/String;)V
1: #36 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(
Ljava/lang/invoke/MethodHandles$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:
#37 (Ljava/lang/String;)V
#41 invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$1:(Ljava/lang/String;)V
#37 (Ljava/lang/String;)V這個 class 文件展示了三個主要部分：
常量池
構(gòu)造方法和 main、print、Lambdamain0、Lambdamain1方法
Lambda表達式生成的內(nèi)部類。
重點看下main方法的實現(xiàn)：
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=3, args_size=1
// 將字符串常量"Chen Longfei"從常量池壓棧到操作數(shù)棧
0: ldc #3 // String Chen Longfei
// 將棧頂引用型數(shù)值存入第二個本地變，即 String name = "Chen Longfei"
2: astore_1
// 將字符串常量"hello,"從常量池壓棧到操作數(shù)棧
3: ldc #4 // String hello,
// 將棧頂引用型數(shù)值存入第三個本地變量， 即 String prefix = "hello, "
5: astore_2
//將第二個引用類型本地變量推送至棧頂，即 name
6: aload_1
//將第三個引用類型本地變量推送至棧頂，即 prefix
7: aload_2
//通過invokedynamic指令創(chuàng)建Print接口的實匿名內(nèi)部類，實現(xiàn) (t) -> System.out.println(prefix + t)
8: invokedynamic #5, 0 // InvokeDynamic #0:print:(Ljava/lang/String;)Ltest/Print;
//調(diào)用靜態(tài)方法print
13: invokestatic #6 // Method print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
//將第二個引用類型本地變量推送至棧頂，即 name
16: aload_1
//通過invokedynamic指令創(chuàng)建Print接口的匿名內(nèi)部類，實現(xiàn) (t) -> System.out.println(t)
17: invokedynamic #7, 0 // InvokeDynamic #1:print:()Ltest/Print;
//調(diào)用靜態(tài)方法print
22: invokestatic #6 // Method print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
25: return
……兩個匿名內(nèi)部類是通過BootstrapMethods方法創(chuàng)建的：
匿名內(nèi)部類
InnerClasses:
public static final #74= #73 of #77; //Lookup=class java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup of class java/lang/invoke/MethodHandles
BootstrapMethods:
//調(diào)用靜態(tài)工廠LambdaMetafactory.metafactory創(chuàng)建匿名內(nèi)部類1。實現(xiàn)了 (t) -> System.out.println(prefix + t)
0: #36 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(
Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;
Ljava/lang/String;
Ljava/lang/invoke/MethodType;
Ljava/lang/invoke/MethodType;
Ljava/lang/invoke/MethodHandle;
Ljava/lang/invoke/MethodType;)
Ljava/lang/invoke/CallSite;
Method arguments:
#37 (Ljava/lang/String;)V
//該類會調(diào)用靜態(tài)方法LambdaTest.Lambda$main$0
#38 invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$0:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
#37 (Ljava/lang/String;)V
//調(diào)用靜態(tài)工廠LambdaMetafactory.metafactory創(chuàng)建匿名內(nèi)部類2，實現(xiàn)了 (t) -> System.out.println(t)
1: #36 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(
Ljava/lang/invoke/MethodHandles$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:
#37 (Ljava/lang/String;)V
//該類會調(diào)用靜態(tài)方法LambdaTest.Lambda$main$1
#41 invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$1:(Ljava/lang/String;)V
#37 (Ljava/lang/String;)V可以在運行時加上-Djdk.internal.Lambda.dumpProxyClasses=%PATH%，加上這個參數(shù)后，運行時，會將生成的內(nèi)部類class輸出到%PATH%路徑下。
javap -p -c 反編譯兩個文件：
//print(name, (t) -> System.out.println(t))的實例
final class test.LambdaTest$$Lambda$1 implements test.Print {
private test.LambdaTest$$Lambda$1(); //構(gòu)造方法
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #10 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
//實現(xiàn)test.Print接口方法
public void print(java.lang.String);
Code:
0: aload_1
//調(diào)用靜態(tài)方法LambdaTest.Lambda$1
1: invokestatic #18 // Method test/LambdaTest.Lambda$1:(Ljava/lang/String;)V
4: return
}
//print(name, (t) -> System.out.println(prefix + t))的實例
final class test.LambdaTest$$Lambda$2 implements test.Print {
private final java.lang.String arg$1;
private test.LambdaTest$$Lambda$2(java.lang.String);
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #13 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: aload_1
//final變量arg$1由構(gòu)造方法傳入
6: putfield #15 // Field arg$1:Ljava/lang/String;
9: return
//該方法返回一個 LambdaTest$$Lambda$2實例
private static test.Print get$Lambda(java.lang.String);
Code:
0: new #2 // class test/LambdaTest$$Lambda$2
3: dup
4: aload_0
5: invokespecial #19 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;)V
8: areturn
//實現(xiàn)test.Print接口方法
public void print(java.lang.String);
Code:
0: aload_0
1: getfield #15 // Field arg$1:Ljava/lang/String;
4: aload_1
//調(diào)用靜態(tài)方法LambdaTest.Lambda$0
5: invokestatic #27 // Method test/LambdaTest.Lambda$0:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
8: return
}對比兩個實例，可以發(fā)現(xiàn)，由于表達式print(name, (t) -> System.out.println(prefix + t))引用了局部變量prefix，LambdaTestKaTeX parse error: Can't use function '$' in math mode at position 7: Lambda$?2類 多了一個final參數(shù)：…Lambda$2引用了同一份變量，該變量雖然在代碼層面獨立存儲于兩個類當中，但是在邏輯上具有一致性，所以匿名內(nèi)部類中加上了final關(guān)鍵字，而外部類中雖然沒有為prefix顯式地添加final，但是在被Lambda表達式引用后，該變量就自動隱含了final語意（再次更改會報錯）。
2、InvokeDynamic
通過上面的例子可以發(fā)現(xiàn)，Lambda表達式由虛擬機指令I(lǐng)nvokeDynamic實現(xiàn)方法調(diào)用。
2.1 方法調(diào)用
方法調(diào)用不等同于方法執(zhí)行，方法調(diào)用階段的唯一任務(wù)就是確定被調(diào)用方法的版本（即確定具體調(diào)用那一個方法），不涉及方法內(nèi)部具體運行。
方法調(diào)用不等同于方法執(zhí)行，方法調(diào)用階段的唯一任務(wù)就是確定被調(diào)用方法的版本（即確定具體調(diào)用那一個方法），不涉及方法內(nèi)部具體運行。
java虛擬機中提供了5條方法調(diào)用的字節(jié)碼指令：
invokestatic：調(diào)用靜態(tài)方法
invokespecial：調(diào)用實例構(gòu)造器方法、私有方法、父類方法
invokevirtual：調(diào)用虛方法。
invokeinterface：調(diào)用接口方法，在運行時再確定一個實現(xiàn)該接口的對象
invokedynamic：運行時動態(tài)解析出調(diào)用的方法，然后去執(zhí)行該方法。
invokeDynamic是 java 7 引入的一條新的虛擬機指令，這是自 1.0 以來第一次引入新的虛擬機指令。到了 java 8 這條指令才第一次在 java 應(yīng)用，用在 Lambda 表達式中。invokeDynamic與其他invoke指令不同的是它允許由應(yīng)用級的代碼來決定方法解析。
2.2 指令規(guī)范
根據(jù)JVM規(guī)范的規(guī)定，invokeDynamic的操作碼是186（0xBA），格式是：
invokedynamic indexbyte1 indexbyte2 0 0
invokeDynamic指令有四個操作數(shù)，前兩個操作數(shù)構(gòu)成一個索引[ (indexbyte1 << 8) | indexbyte2 ]，指向類的常量池，后兩個操作數(shù)保留，必須是0。
查看上例中LambdaTest類的反編譯結(jié)果，第一處Lambda表達式
print(name, (t) -> System.out.println(t));
對應(yīng)的指令為：
17: invokedynamic #7, 0 // InvokeDynamic #1:print:()Ltest/Print;
常量池中#7對應(yīng)的常量為：
#7 = InvokeDynamic #1:#42 // #1:print:()Ltest/Print;
其類型為CONSTANT_InvokeDynamic_info，CONSTANT_InvokeDynamic_info結(jié)構(gòu)是Java7新引入class文件的，其用途就是給invokeDynamic指令指定啟動方法（bootstrap method）、調(diào)用點call site（）等信息, 實際上是個 MethodHandle（方法句柄）對象。
#1代表BootstrapMethods表中的索引，即
BootstrapMethods：
//第一個
0: #36 ……//第二個
1: #36 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(
Ljava/lang/invoke/MethodHandles$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:# 37 (Ljava/lang/String;)V
# 41 invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$1:(Ljava/lang/String;)V
# 37 (Ljava/lang/String;)V
也就是說，最終調(diào)用的是java.lang.invoke.LambdaMetafactory類的靜態(tài)方法metafactory()。
2.3 執(zhí)行過程
為了更深入的了解invokeDynamic，先來看幾個術(shù)語：
dynamic call site
程序中出現(xiàn)Lambda的地方都被稱作dynamic call site，CallSite 就是一個 MethodHandle（方法句柄）的 holder。方法句柄指向一個調(diào)用點真正執(zhí)行的方法。
bootstrap method
java里對所有Lambda的有統(tǒng)一的bootstrap method(LambdaMetafactory.metafactory)，bootstrap運行期動態(tài)生成了匿名類，將其與CallSite綁定，得到了一個獲取匿名類實例的call site object
call site object
call site object持有MethodHandle的引用作為它的target，它是bootstrap method方法成功調(diào)用后的結(jié)果，將會與 dynamic call site永久綁定。call site object的target會被JVM執(zhí)行，就如同執(zhí)行一條invokevirtual指令，其所需的參數(shù)也會被壓入operand stack。最后會得一個實現(xiàn)了functional interface的對象。
InvokeDynamic 首先需要生成一個 CallSite（調(diào)用點對象），CallSite 是由 bootstrap method 返回，也就是調(diào)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();
}
前三個參數(shù)是固定的，由VM自動壓棧：
MethodHandles.Lookup caller代表InvokeDynamic 指令所在的類的上下文（在上例中就是LambdaTest），可以通過 Lookup#lookupClass()獲取這個類
String invokedName表示要實現(xiàn)的方法名（在上例中就是Print接口的方法名“print”）
MethodType invokedType call site object所持有的MethodHandle需要的參數(shù)和返回類型（signature）
接下來就是附加參數(shù)，這些參數(shù)是靈活的，由Bootstrap methods表提供：
MethodType samMethodType表示要實現(xiàn)functional interface里面抽象方法的類型
MethodHandle implMethod表示編譯器給生成的 desugar 方法，是一個 MethodHandle
MethodType instantiatedMethodType即運行時的類型，因為方法定義可能是泛型，傳入時可能是具體類型String之類的，要做類型校驗強轉(zhuǎn)等等
LambdaMetafactory.metafactory 方法會創(chuàng)建一個VM Anonymous Class，這個類是通過 ASM 編織字節(jié)碼在內(nèi)存中生成的，然后直接通過 UNSAFE 直接加載而不會寫到文件里。VM Anonymous Class 是真正意義上的匿名類，不需要 ClassLoader 加載，沒有類名，當然也沒其他權(quán)限管理等操作，這意味著效率更高(不必要的鎖操作)、GC 更方便（沒有 ClassLoader）。
2.4 MethodHandle
要讓invokedynamic正常運行，一個核心的概念就是方法句柄（method handle）。它代表了一個可以從invokedynamic調(diào)用點進行調(diào)用的方法。每個invokedynamic指令都會與一個特定的方法關(guān)聯(lián)（也就是bootstrap method或BSM）。當編譯器遇到invokedynamic指令的時候，BSM會被調(diào)用，會返回一個包含了方法句柄的對象，這個對象表明了調(diào)用點要實際執(zhí)行哪個方法。
Java 7 API中加入了java.lang.invoke.MethodHandle（及其子類），通過它們來代表invokedynamic指向的方法。 一個Java方法可以視為由四個基本內(nèi)容所構(gòu)成：
名稱
簽名（包含返回類型）
定義它的類
實現(xiàn)方法的字節(jié)碼
這意味著如果要引用某個方法，我們需要有一種有效的方式來表示方法簽名（而不是反射中強制使用的令人討厭的Class<?>[] hack方式）。
方法句柄首先需要的一個表達方法簽名的方式，以便于查找。在Java 7引入的Method Handles API中，這個角色是由java.lang.invoke.MethodType類來完成的，它使用一個不可變的實例來代表簽名。要獲取MethodType，我們可以使用methodType()工廠方法。這是一個參數(shù)可變的方法，以class對象作為參數(shù)。 第一個參數(shù)所使用的class對象，對應(yīng)著簽名的返回類型；剩余參數(shù)中所使用的class對象，對應(yīng)著簽名中方法參數(shù)的類型。例如：
//toString()的簽名 MethodType mtToString = MethodType.methodType(String.class); // setter方法的簽名 MethodType mtSetter = MethodType.methodType(void.class, Object.class); // Comparator中compare()方法的簽名 MethodType mtStringComparator = MethodType.methodType(int.class, String.class, String.class);
現(xiàn)在我們就可以使用MethodType，再組合方法名稱以及定義方法的類來查找方法句柄。要實現(xiàn)這一點，我們需要調(diào)用靜態(tài)的MethodHandles.lookup()方法。這樣的話，會給我們一個“查找上下文（lookup context）”，這個上下文基于當前正在執(zhí)行的方法（也就是調(diào)用lookup()的方法）的訪問權(quán)限。
查找上下文對象有一些以“find”開頭的方法，例如，findVirtual()、findConstructor()、findStatic()等。這些方法將會返回實際的方法句柄，需要注意的是，只有在創(chuàng)建查找上下文的方法能夠訪問（調(diào)用）被請求方法的情況下，才會返回句柄。這與反射不同，我們沒有辦法繞過訪問控制。換句話說，方法句柄中并沒有與setAccessible()對應(yīng)的方法。例如
public MethodHandle getToStringMH() {
MethodHandle mh = null;
MethodType mt = MethodType.methodType(String.class);
MethodHandles.Lookup lk = MethodHandles.lookup();
try {
mh = lk.findVirtual(getClass(), "toString", mt);
} catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException mhx) {
throw (AssertionError) new AssertionError().initCause(mhx);
}
return mh;
}
MethodHandle中有兩個方法能夠觸發(fā)對方法句柄的調(diào)用，那就是invoke()和invokeExact()。這兩個方法都是以接收者（receiver）和調(diào)用變量作為參數(shù)，所以它們的簽名為：
public final Object invoke(Object... args) throws Throwable; public final Object invokeExact(Object... args) throws Throwable;
兩者的區(qū)別在于，invokeExact()在調(diào)用方法句柄時會試圖嚴格地直接匹配所提供的變量。而invoke()與之不同，在需要的時候，invoke()能夠稍微調(diào)整一下方法的變量。invoke()會執(zhí)行一個asType()轉(zhuǎn)換，它會根據(jù)如下的這組規(guī)則來進行變量的轉(zhuǎn)換：
如果需要的話，原始類型會進行裝箱操作
如果需要的話，裝箱后的原始類型會進行拆箱操作
如果必要的話，原始類型會進行擴展
void返回類型會轉(zhuǎn)換為0（對于返回原始類型的情況），而對于預(yù)期得到引用類型的返回值的地方，將會轉(zhuǎn)換為null
null值會被視為正確的，不管靜態(tài)類型是什么都可以進行傳遞
接下來，我們看一下考慮上述規(guī)則的簡單調(diào)用樣例：
Object rcvr = "a";
try {
MethodType mt = MethodType.methodType(int.class);
MethodHandles.Lookup l = MethodHandles.lookup();
MethodHandle mh = l.findVirtual(rcvr.getClass(), "hashCode", mt);
int ret;
try {
ret = (int) mh.invoke(rcvr);
System.out.println(ret);
} catch (Throwable t) {
t.printStackTrace();
}
} catch (IllegalArgumentException | NoSuchMethodException | SecurityException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException x) {
x.printStackTrace();
}
上面的代碼調(diào)用了Object的hashcode()方法，看到這里，你肯定會說這不就是 Java 的反射嗎？
確實，MethodHandl和 Reflection實現(xiàn)的功能有太多相似的地方，都是運行時解析方法調(diào)用，理解方法句柄的一種方式就是將其視為以安全、現(xiàn)代的方式來實現(xiàn)反射的核心功能，在這個過程會盡可能地保證類型的安全。 但是，究其本質(zhì)，兩者之間還是有區(qū)別的： Reflection中的java.lang.reflect.Method對象遠比MethodHandl機制中的java.lang.invoke.MethodHandle`對象所包含的信息來得多。前者是方法在Java一端的全面映像，包含了方法的簽名、描述符以及方法屬性表中各種屬性的Java端表示方式，還包含有執(zhí)行權(quán)限等的運行期信息。而后者僅僅包含著與執(zhí)行該方法相關(guān)的信息。用開發(fā)人員通俗的話來講，Reflection是重量級，而MethodHandle是輕量級。
從性能角度上說，MethodHandle 要比反射快很多，因為訪問檢查在創(chuàng)建的時候就已經(jīng)完成了，而不是像反射一樣等到運行時候才檢查
Reflection是在模擬Java代碼層次的方法調(diào)用，而MethodHandle是在模擬字節(jié)碼層次的方法調(diào)用。 MethodHandle 是結(jié)合 invokedynamic 指令一起為動態(tài)語言服務(wù)的，也就是說MethodHandle （更準確的來說是其設(shè)計理念）是服務(wù)于所有運行在JVM之上的語言，而 Relection 則只是適用 Java 語言本身。
到此這篇關(guān)于Java Lambda表達式實例解析原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java Lambda內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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