JavaLambda表达式实例解析原理
1、实例解析
先从一个例子开始：
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));
// 与上一行不同的是，Lambda表达式的函数体中引用了外部变量‘prefix'
print(name, (t) -> System.out.println(prefix + t));
}
}
@FunctionalInterface
interface Print {
void print(String name);
}
例子很简单，定义了一个函数式接口Print ，main方法中有两处代码以Lambda表达式的方式实现了print接口，分别打印出不带前缀与带前缀的名字。
运行程序，打印结果如下：
Chen Longfei
hello, Chen Longfei
而(t) -> System.out.println(t)与(t) -> System.out.println(prefix + t))之类的Lambda表达式到底是怎样被编译与调用的呢？
我们知道，编译器编译Java代码时经常在背地里“搞鬼”比如类的全限定名的补全，泛型的类型推断等，编译器耍的这些小聪明可以帮助我们写出更优雅、简洁、高效的代码。鉴于编译器的一贯作风，我们有理由怀疑，新颖而另类的Lambda表达式在编译时很可能会被改造过了。
下面通过javap反编译class文件一探究竟。 javap是jdk自带的一个字节码查看工具及反编译工具： 用法: javap 其中, 可能的选项包括:
-help --help -? 输出此用法消息
-version 版本信息
-v -verbose 输出附加信息
-l 输出行号和本地变量表
-public 仅显示公共类和成员
-protected 显示受保护的/公共类和成员
-package 显示程序包/受保护的/公共类
和成员 (默认)
-p -private 显示所有类和成员
-c 对代码进行反汇编
-s 输出内部类型签名
-sysinfo 显示正在处理的类的
系统信息 (路径, 大小, 日期, MD5 散列)
-constants 显示最终常量
-classpath <path> 指定查找用户类文件的位置
-cp <path> 指定查找用户类文件的位置
-bootclasspath <path> 覆盖引导类文件的位置
结果如下：
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$0(java.lang.String, java.lang.String);
}
可见，编译器对Print接口的改造比较小，只是为print方法添加了public abstract关键字，而对LambdaTest的变化就比较大了，添加了两个静态方法：
private static void Lambda$main$1(java.lang.String);
private static void Lambda$main$0(java.lang.String, java.lang.String);
到底有什么关联呢？使用javap -p -v -c LambdaTest.class查看更加详细的反编译结果：
public class test.LambdaTest
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #15.#30 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = InterfaceMethodref #31.#32 // test/Print.print:(Ljava/lang/String;)V
#3 = String #33 // Chen Longfei
#4 = String #34 // hello,
#5 = InvokeDynamic #0:#39 // #0:print:(Ljava/lang/String;)Ltest/Print;
#6 = Methodref #14.#40 // test/LambdaTest.print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
#7 = InvokeDynamic #1:#42 // #1:print:()Ltest/Print;
#8 = Fieldref #43.#44 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
#9 = Methodref #45.#46 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
#10 = Class #47 // java/lang/StringBuilder
#11 = Methodref #10.#30 // java/lang/StringBuilder."<init>":()V
#12 = Methodref #10.#48 // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder
;
#13 = Methodref #10.#49 // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
#14 = Class #50 // test/LambdaTest
#15 = Class #51 // java/lang/Object
#16 = Utf8 <init>
#17 = Utf8 ()V
#18 = Utf8 Code
#19 = Utf8 LineNumberTable
#20 = Utf8 print
#21 = Utf8 (Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
#22 = Utf8 main
#23 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#24 = Utf8 Lambda$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$1:(Ljava/lang/String;)V
#37 (Ljava/lang/String;)V这个 class 文件展示了三个主要部分：
常量池
构造方法和 main、print、Lambdamain0、Lambdamain1方法
Lambda表达式生成的内部类。
重点看下main方法的实现：
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=3, args_size=1
// 将字符串常量"Chen Longfei"从常量池压栈到操作数栈
0: ldc #3 // String Chen Longfei
// 将栈顶引用型数值存入第二个本地变，即 String name = "Chen Longfei"
2: astore_1
// 将字符串常量"hello,"从常量池压栈到操作数栈
3: ldc #4 // String hello,
// 将栈顶引用型数值存入第三个本地变量， 即 String prefix = "hello, "
5: astore_2
//将第二个引用类型本地变量推送至栈顶，即 name
6: aload_1
//将第三个引用类型本地变量推送至栈顶，即 prefix
7: aload_2
//通过invokedynamic指令创建Print接口的实匿名内部类，实现 (t) -> System.out.println(prefix + t)
8: invokedynamic #5, 0 // InvokeDynamic #0:print:(Ljava/lang/String;)Ltest/Print;
//调用静态方法print
13: invokestatic #6 // Method print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
//将第二个引用类型本地变量推送至栈顶，即 name
16: aload_1
//通过invokedynamic指令创建Print接口的匿名内部类，实现 (t) -> System.out.println(t)
17: invokedynamic #7, 0 // InvokeDynamic #1:print:()Ltest/Print;
//调用静态方法print
22: invokestatic #6 // Method print:(Ljava/lang/String;Ltest/Print;)V
25: return
……两个匿名内部类是通过BootstrapMethods方法创建的：
匿名内部类
InnerClasses:
public static final #74= #73 of #77; //Lookup=class java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup of class java/lang/invoke/MethodHandles
BootstrapMethods:
//调用静态工厂LambdaMetafactory.metafactory创建匿名内部类1。实现了 (t) -> System.out.println(prefix + t)
0: #36 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(
Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;
Ljava/lang/String;
Ljava/lang/invoke/MethodType;
Ljava/lang/invoke/MethodType;
Ljava/lang/invoke/MethodHandle;
Ljava/lang/invoke/MethodType;)
Ljava/lang/invoke/CallSite;
Method arguments:
#37 (Ljava/lang/String;)V
//该类会调用静态方法LambdaTest.Lambda$main$0
#38 invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$0:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
#37 (Ljava/lang/String;)V
//调用静态工厂LambdaMetafactory.metafactory创建匿名内部类2，实现了 (t) -> System.out.println(t)
1: #36 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(
Ljava/lang/invoke/MethodHandles$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
//该类会调用静态方法LambdaTest.Lambda$main$1
#41 invokestatic test/LambdaTest.Lambda$main$1:(Ljava/lang/String;)V
#37 (Ljava/lang/String;)V可以在运行时加上-Djdk.internal.Lambda.dumpProxyClasses=%PATH%，加上这个参数后，运行时，会将生成的内部类class输出到%PATH%路径下。
javap -p -c 反编译两个文件：
//print(name, (t) -> System.out.println(t))的实例
final class test.LambdaTest$$Lambda$1 implements test.Print {
private test.LambdaTest$$Lambda$1(); //构造方法
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #10 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
//实现test.Print接口方法
public void print(java.lang.String);
Code:
0: aload_1
//调用静态方法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))的实例
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变量arg$1由构造方法传入
6: putfield #15 // Field arg$1:Ljava/lang/String;
9: return
//该方法返回一个 LambdaTest$$Lambda$2实例
private static test.Print get$Lambda(java.lang.String);
Code:
0: new #2 // class test/LambdaTest$$Lambda$2
3: dup
4: aload_0
5: invokespecial #19 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;)V
8: areturn
//实现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
//调用静态方法LambdaTest.Lambda$0
5: invokestatic #27 // Method test/LambdaTest.Lambda$0:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
8: return
}对比两个实例，可以发现，由于表达式print(name, (t) -> System.out.println(prefix + t))引用了局部变量prefix，LambdaTestKaTeX parse error: Can't use function '$' in math mode at position 7: Lambda$̲2类 多了一个final参数：…Lambda$2引用了同一份变量，该变量虽然在代码层面独立存储于两个类当中，但是在逻辑上具有一致性，所以匿名内部类中加上了final关键字，而外部类中虽然没有为prefix显式地添加final，但是在被Lambda表达式引用后，该变量就自动隐含了final语意（再次更改会报错）。
2、InvokeDynamic
通过上面的例子可以发现，Lambda表达式由虚拟机指令InvokeDynamic实现方法调用。
2.1 方法调用
方法调用不等同于方法执行，方法调用阶段的唯一任务就是确定被调用方法的版本（即确定具体调用那一个方法），不涉及方法内部具体运行。
方法调用不等同于方法执行，方法调用阶段的唯一任务就是确定被调用方法的版本（即确定具体调用那一个方法），不涉及方法内部具体运行。
java虚拟机中提供了5条方法调用的字节码指令：
invokestatic：调用静态方法
invokespecial：调用实例构造器方法、私有方法、父类方法
invokevirtual：调用虚方法。
invokeinterface：调用接口方法，在运行时再确定一个实现该接口的对象
invokedynamic：运行时动态解析出调用的方法，然后去执行该方法。
invokeDynamic是 java 7 引入的一条新的虚拟机指令，这是自 1.0 以来第一次引入新的虚拟机指令。到了 java 8 这条指令才第一次在 java 应用，用在 Lambda 表达式中。invokeDynamic与其他invoke指令不同的是它允许由应用级的代码来决定方法解析。
2.2 指令规范
根据JVM规范的规定，invokeDynamic的操作码是186（0xBA），格式是：
invokedynamic indexbyte1 indexbyte2 0 0
invokeDynamic指令有四个操作数，前两个操作数构成一个索引[ (indexbyte1 << 8) | indexbyte2 ]，指向类的常量池，后两个操作数保留，必须是0。
查看上例中LambdaTest类的反编译结果，第一处Lambda表达式
print(name, (t) -> System.out.println(t));
对应的指令为：
17: invokedynamic #7, 0 // InvokeDynamic #1:print:()Ltest/Print;
常量池中#7对应的常量为：
#7 = InvokeDynamic #1:#42 // #1:print:()Ltest/Print;
其类型为CONSTANT_InvokeDynamic_info，CONSTANT_InvokeDynamic_info结构是Java7新引入class文件的，其用途就是给invokeDynamic指令指定启动方法（bootstrap method）、调用点call site（）等信息, 实际上是个 MethodHandle（方法句柄）对象。
#1代表BootstrapMethods表中的索引，即
BootstrapMethods：
//第一个
0: #36 ……//第二个
1: #36 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(
Ljava/lang/invoke/MethodHandles$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
也就是说，最终调用的是java.lang.invoke.LambdaMetafactory类的静态方法metafactory()。
2.3 执行过程
为了更深入的了解invokeDynamic，先来看几个术语：
dynamic call site
程序中出现Lambda的地方都被称作dynamic call site，CallSite 就是一个 MethodHandle（方法句柄）的 holder。方法句柄指向一个调用点真正执行的方法。
bootstrap method
java里对所有Lambda的有统一的bootstrap method(LambdaMetafactory.metafactory)，bootstrap运行期动态生成了匿名类，将其与CallSite绑定，得到了一个获取匿名类实例的call site object
call site object
call site object持有MethodHandle的引用作为它的target，它是bootstrap method方法成功调用后的结果，将会与 dynamic call site永久绑定。call site object的target会被JVM执行，就如同执行一条invokevirtual指令，其所需的参数也会被压入operand stack。最后会得一个实现了functional interface的对象。
InvokeDynamic 首先需要生成一个 CallSite（调用点对象），CallSite 是由 bootstrap method 返回，也就是调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();
}
前三个参数是固定的，由VM自动压栈：
MethodHandles.Lookup caller代表InvokeDynamic 指令所在的类的上下文（在上例中就是LambdaTest），可以通过 Lookup#lookupClass()获取这个类
String invokedName表示要实现的方法名（在上例中就是Print接口的方法名“print”）
MethodType invokedType call site object所持有的MethodHandle需要的参数和返回类型（signature）
接下来就是附加参数，这些参数是灵活的，由Bootstrap methods表提供：
MethodType samMethodType表示要实现functional interface里面抽象方法的类型
MethodHandle implMethod表示编译器给生成的 desugar 方法，是一个 MethodHandle
MethodType instantiatedMethodType即运行时的类型，因为方法定义可能是泛型，传入时可能是具体类型String之类的，要做类型校验强转等等
LambdaMetafactory.metafactory 方法会创建一个VM Anonymous Class，这个类是通过 ASM 编织字节码在内存中生成的，然后直接通过 UNSAFE 直接加载而不会写到文件里。VM Anonymous Class 是真正意义上的匿名类，不需要 ClassLoader 加载，没有类名，当然也没其他权限管理等操作，这意味着效率更高(不必要的锁操作)、GC 更方便（没有 ClassLoader）。
2.4 MethodHandle
要让invokedynamic正常运行，一个核心的概念就是方法句柄（method handle）。它代表了一个可以从invokedynamic调用点进行调用的方法。每个invokedynamic指令都会与一个特定的方法关联（也就是bootstrap method或BSM）。当编译器遇到invokedynamic指令的时候，BSM会被调用，会返回一个包含了方法句柄的对象，这个对象表明了调用点要实际执行哪个方法。
Java 7 api中加入了java.lang.invoke.MethodHandle（及其子类），通过它们来代表invokedynamic指向的方法。 一个Java方法可以视为由四个基本内容所构成：
名称
签名（包含返回类型）
定义它的类
实现方法的字节码
这意味着如果要引用某个方法，我们需要有一种有效的方式来表示方法签名（而不是反射中强制使用的令人讨厌的Class<?>[] hack方式）。
方法句柄首先需要的一个表达方法签名的方式，以便于查找。在Java 7引入的Method Handles API中，这个角色是由java.lang.invoke.MethodType类来完成的，它使用一个不可变的实例来代表签名。要获取MethodType，我们可以使用methodType()工厂方法。这是一个参数可变的方法，以class对象作为参数。 第一个参数所使用的class对象，对应着签名的返回类型；剩余参数中所使用的class对象，对应着签名中方法参数的类型。例如：
//toString()的签名
MethodType mtToString = MethodType.methodType(String.class);
// setter方法的签名
MethodType mtSetter = MethodType.methodType(void.class, Object.class);
// Comparator中compare()方法的签名
MethodType mtStringComparator = MethodType.methodType(int.class, String.class, String.class);
现在我们就可以使用MethodType，再组合方法名称以及定义方法的类来查找方法句柄。要实现这一点，我们需要调用静态的MethodHandles.lookup()方法。这样的话，会给我们一个“查找上下文（lookup context）”，这个上下文基于当前正在执行的方法（也就是调用lookup()的方法）的访问权限。
查找上下文对象有一些以“find”开头的方法，例如，findVirtual()、findConstructor()、findStatic()等。这些方法将会返回实际的方法句柄，需要注意的是，只有在创建查找上下文的方法能够访问（调用）被请求方法的情况下，才会返回句柄。这与反射不同，我们没有办法绕过访问控制。换句话说，方法句柄中并没有与setAccessible()对应的方法。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中有两个方法能够触发对方法句柄的调用，那就是invoke()和invokeExact()。这两个方法都是以接收者（receiver）和调用变量作为参数，所以它们的签名为：
public final Object invoke(Object... args) throws Throwable;
public final Object invokeExact(Object... args) throws Throwable;
两者的区别在于，invokeExact()在调用方法句柄时会试图严格地直接匹配所提供的变量。而invoke()与之不同，在需要的时候，invoke()能够稍微调整一下方法的变量。invoke()会执行一个asType()转换，它会根据如下的这组规则来进行变量的转换：
如果需要的话，原始类型会进行装箱操作
如果需要的话，装箱后的原始类型会进行拆箱操作
如果必要的话，原始类型会进行扩展
void返回类型会转换为0（对于返回原始类型的情况），而对于预期得到引用类型的返回值的地方，将会转换为null
null值会被视为正确的，不管静态类型是什么都可以进行传递
接下来，我们看一下考虑上述规则的简单调用样例：
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();
}
上面的代码调用了Object的hashcode()方法，看到这里，你肯定会说这不就是 Java 的反射吗？
确实，MethodHandl和 Reflection实现的功能有太多相似的地方，都是运行时解析方法调用，理解方法句柄的一种方式就是将其视为以安全、现代的方式来实现反射的核心功能，在这个过程会尽可能地保证类型的安全。 但是，究其本质，两者之间还是有区别的： Reflection中的java.lang.reflect.Method对象远比MethodHandl机制中的java.lang.invoke.MethodHandle`对象所包含的信息来得多。前者是方法在Java一端的全面映像，包含了方法的签名、描述符以及方法属性表中各种属性的Java端表示方式，还包含有执行权限等的运行期信息。而后者仅仅包含着与执行该方法相关的信息。用开发人员通俗的话来讲，Reflection是重量级，而MethodHandle是轻量级。
从性能角度上说，MethodHandle 要比反射快很多，因为访问检查在创建的时候就已经完成了，而不是像反射一样等到运行时候才检查
Reflection是在模拟Java代码层次的方法调用，而MethodHandle是在模拟字节码层次的方法调用。 MethodHandle 是结合 invokedynamic 指令一起为动态语言服务的，也就是说MethodHandle （更准确的来说是其设计理念）是服务于所有运行在JVM之上的语言，而 Relection 则只是适用 Java 语言本身。
到此这篇关于Java Lambda表达式实例解析原理的文章就介绍到这了,更多相关Java Lambda内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！
相关文章