最近几年Lambda表达式风靡于编程界。很多现代编程语言都把它作为函数式编程的基本组成部分。基于JVM的编程语言如Scala、Groovy及Clojure把它作为关键部分集成在语言中。而如今,(最终)Java 8也加入了这个有趣的行列。
Lambda表达式最有意思的地方在于,在JVM的角度来看它是完全不可见的。在JVM中没有匿名函数或Lambda表达式的概念。JVM唯一知道是字节码。字节码是一个严格的OO规范。由语言的创造者和编译者通过这些限制来创建新的、高级的语言元素。
我们第一次遇到Lambda表达式是需要在Takipi中增加对Scala的支持,所以不得不深入了解Scala的编译器。而这时Java 8也正处在关键时刻。我猜想Scala和Java编译器对Lambda表达式的实现肯定会非常有趣。结果让我极为惊讶。
为了演示这些内容,我写了一个简单的Lambda表达式,功能是将一个字符串列表转换为它们长度的列表。
Java:
List names = Arrays.asList("1", "2", "3");
Stream lengths = names.stream().map(name -> name.length());
Scala:
val names = List("1", "2", "3")
val lengths = names.map(name => name.length)
不要被它表面的简单所迷惑,后面执行了相当复杂的过程。
我们从Scala开始
代码
我使用 javap 来查看通过Scala编译器生成的.class文件的字节码的内容。让我们看一下字节码的结果(这才是JVM真正执行的内容)。
//将变量名加载到栈中(JVM视为变量#2),先保存在这,之后会在map函数中用到
aload_2
接下来的事情就变得更有趣了,一个由编译器生成的synthetic的实例创建并初始化(译者注:Synthetic类是指由JVM运行时生成的类)。非常有意思的是,Lambda作为整个方法的一部分来定义的,但它实际上完全存在于我们类的外部。
new myLambdas/Lambda1$$anonfun$1 //实例化Lambda对象
dup //把它加入栈中
//最后,调用构造函数.记住,这是源自JVM的一个简单对象
invokespecial myLambdas/Lambda1$$anonfun$1/()V
//这个两行加载immutable.List CanBuildFrom工厂,该工厂能生成新的list。工厂模式是Scala的集合架构的一部分。
getstatic scala/collection/immutable/List$/MODULE$
Lscala/collection/immutable/List$;
invokevirtual scala/collection/immutable/List$/canBuildFrom()
Lscala/collection/generic/CanBuildFrom;
//现在,栈上已经有了Lambda对象及工厂,下一阶段就可以调用map函数。
//你应该还记得,我们在一开始的时候将名称变量加载到了栈中。我们现在可以用它来实现map方法的调用了。
//map方法接受一个Lambda对象和一个工厂,生成一个长度的list。
invokevirtual scala/collection/immutable/List/map(Lscala/Function1;
Lscala/collection/generic/CanBuildFrom;)Ljava/lang/Object;
但是请稍等,Lambda对象内部做了什么事情?