為什么有默認(rèn)方法?

Java 8 就要來(lái)臨，盡管發(fā)布期限已經(jīng)被推遲, 我們?nèi)苑浅４_信在它最終發(fā)布的時(shí)候會(huì)支持lambdas 表達(dá)式。 前面提到過(guò)，我們之前關(guān)于這個(gè)主題已經(jīng)討論了不少，不過(guò)，lambdas表達(dá)式并不是Java 8中唯一改變的游戲規(guī)則。

假設(shè)Java 8 已經(jīng)發(fā)布并且包含了lambda?，F(xiàn)在你打算用一下lambda，最明顯的應(yīng)用場(chǎng)景莫過(guò)于對(duì)collection的每一個(gè)元素應(yīng)用lambda。
 

List<?> list = …
list.forEach(…); // 這就是lambda代碼

在java.util.List或者java.util.Collection接口里都找不到forEach的定義。通常能想到的解決辦法是在JDK里給相關(guān)的接口添加新的方法及實(shí)現(xiàn)。然而，對(duì)于已經(jīng)發(fā)布的版本，是沒(méi)法在給接口添加新方法的同時(shí)不影響已有的實(shí)現(xiàn)。

因此，如果在Java 8里使用lambda的時(shí)候，因?yàn)橄蚯凹嫒莸脑蚨荒苡糜赾ollection庫(kù)，那有多糟糕啊。

由于上述原因，引入了一個(gè)新的概念。虛擬擴(kuò)展方法，也即通常說(shuō)的defender方法, 現(xiàn)在可以將其加入到接口，這樣可以提供聲明的行為的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，Java的接口現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)方法了。默認(rèn)方法帶來(lái)的好處是可以為接口添加新的默認(rèn)方法，而不會(huì)破壞接口的實(shí)現(xiàn)。

在我看來(lái)，這并非那種每天都會(huì)用到的Java特性，但是它絕對(duì)能讓Java的Collections API可以很自然的使用lambda。

最簡(jiǎn)單的例子

讓我們看一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子：一個(gè)接口A，Clazz類實(shí)現(xiàn)了接口A。
 

public interface A {
  default void foo(){
    System.out.println("Calling A.foo()");
  }
}
 
public class Clazz implements A {
}

代碼是可以編譯的，即使Clazz類并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)foo()方法。在接口A中提供了foo()方法的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。

使用這個(gè)例子的客戶端代碼：
 

Clazz clazz = new Clazz();
clazz.foo(); // 調(diào)用A.foo()

多重繼承？

有一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題：人們會(huì)問(wèn) 當(dāng)他們第一次聽(tīng)到關(guān)于默認(rèn)方法的新的特性時(shí) “如果一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)接口，并且兩個(gè)接口都用相同的簽名定義了默認(rèn)方法，這該怎么辦？”讓我們用先前的例子來(lái)展示這個(gè)解決方案：
 

public interface A {
  default void foo(){
    System.out.println("Calling A.foo()");
  }
}
 
public interface B {
  default void foo(){
    System.out.println("Calling B.foo()");
  }
}
 
public class Clazz implements A, B {
}

這段代碼不能編譯 有以下原因：

java:class Clazz 從types A到B給foo()繼承了不相關(guān)的默認(rèn)值

為了修復(fù)這個(gè)，在Clazz里我們不得不手動(dòng)解決通過(guò)重寫(xiě)沖突的方法：
 

public class Clazz implements A, B {
  public void foo(){}
}

但是如果我們想從接口A中調(diào)用默認(rèn)實(shí)現(xiàn)方法foo()，而不是實(shí)現(xiàn)我們自己的方法，該怎么辦呢？這是有可能的，引用A中的foo()，如下所示：
 

public class Clazz implements A, B {
  public void foo(){
    A.super.foo();
  }
}

現(xiàn)在我不能十分確信我喜歡這個(gè)最終方案。也許它比在簽名里聲明默認(rèn)方法的實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)練，正如在默認(rèn)方法規(guī)范的第一手稿里所聲明的：
 

public class Clazz implements A, B {
  public void foo() default A.foo;
}

但是這確實(shí)更改了語(yǔ)法，難道不是嗎?它看起來(lái)更像一個(gè)接口的方法聲明而不是實(shí)現(xiàn)。假若接口A和接口B定義了許多相互沖突的默認(rèn)方法，而我愿意使用所有接口A的默認(rèn)方法解決沖突，那又如何呢？目前我不得不一個(gè)接著一個(gè)的解決沖突，改寫(xiě)每一對(duì)沖突的方法。這可能需要大量的工作和書(shū)寫(xiě)大量的模板代碼。

我估計(jì)解決沖突的方法需要進(jìn)行大量的討論，不過(guò)看起來(lái)創(chuàng)建者決定接受這無(wú)法避免的災(zāi)難。

真實(shí)的例子

默認(rèn)方法實(shí)現(xiàn)的真實(shí)例子可以在 JDK8早期打的包中找到。回到集合的forEach方法的例子中, 我們可以發(fā)現(xiàn)在java.lang.Iterable接口中，它的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)如下:
 

@FunctionalInterface
public interface Iterable<T> {
  Iterator<T> iterator();
 
  default void forEach(Consumer<? super T> action) {
    Objects.requireNonNull(action);
    for (T t : this) {
      action.accept(t);
    }
  }
}

forEach 使用了一個(gè)java.util.function.Consumer功能接口類型的參數(shù)，它使得我們可以傳入一個(gè)lambda表達(dá)式或者一個(gè)方法引用，如下:
 

List<?> list = …
list.forEach(System.out::println);

方法調(diào)用
讓我們看一下實(shí)際上是如何調(diào)用默認(rèn)的方法的。如果你不熟悉這個(gè)問(wèn)題，那么你可能有興趣閱讀一下Rebel實(shí)驗(yàn)室有關(guān)Java字節(jié)的報(bào)告。

從客戶端代碼的視角來(lái)看，默認(rèn)的方法僅僅是常見(jiàn)的虛擬方法。因此名字應(yīng)該是虛擬擴(kuò)展方法。因此對(duì)于把默認(rèn)方法實(shí)現(xiàn)為接口的簡(jiǎn)單例子類來(lái)說(shuō)，客戶端代碼將在調(diào)用默認(rèn)方法的地方自動(dòng)調(diào)用接口。
 

A clazz = new Clazz();
clazz.foo(); // invokeinterface foo()
 
Clazz clazz = new Clazz();
clazz.foo(); // invokevirtual foo()

如果默認(rèn)方法的沖突已經(jīng)解決，那么當(dāng)我們修改默認(rèn)方法并指定調(diào)用其中一個(gè)接口時(shí)候，invokespecial將給我們指定具體調(diào)用哪個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)。
 

public class Clazz implements A, B {
  public void foo(){
    A.super.foo(); // invokespecial foo()
  }
}

下面是javap的輸出：

public void foo();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #2 // InterfaceMethod A.foo:()V
4: return

正如你看到的:invokespecial指令用來(lái)調(diào)用接口方法foo()。從字節(jié)碼的視角來(lái)看，這仍是新鮮的事情，因?yàn)橐郧澳阒荒芡ㄟ^(guò)指向一個(gè)類(父類)的而不是指向一個(gè)接口的super來(lái)調(diào)用方法。

最后…

默認(rèn)方法是對(duì)Java語(yǔ)言的有趣補(bǔ)充 – 你可以把他們看做是lambdas表達(dá)式和JDK庫(kù)之間的橋梁。默認(rèn)表達(dá)式的主要目標(biāo)是使標(biāo)準(zhǔn)JDK接口得以進(jìn)化，并且當(dāng)我們最終開(kāi)始使用Java 8的lambdas表達(dá)式時(shí)，提供給我們一個(gè)平滑的過(guò)渡體驗(yàn)。誰(shuí)知道呢，也許將來(lái)我們會(huì)在API設(shè)計(jì)中看到更多的默認(rèn)方法的應(yīng)用。

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