Lambda原理及应用

Lambda介绍

Lambda 是 JDK8 以后版本推出的一个新特性，也是一个重要的版本更新，利用 Lambda 可以简化内部类，可以更方便的进行集合的运算，让你的代码看起来更加简洁,也能提升代码的运行效率。

Lambda语法

非静态类

(parameters...) -> expression

或者

(parameters...) ->{ statements; }

静态类

(parameters...) -> Class.Method(parameters...)

通常也可以简写成

Class::Method

举个例子

() -> 1 

i -> 2 * i  

(String s) -> {System.out.print(s);}

(o1, o2) -> Integer.compare(o1, o2)

Integer::compare

Lambda的原理

例子

我们来看下面的例子，使用 Lambda 实现一个 Runable 线程。

package org.lin;

public class LambdaTest {

    public static void main(String[] args) {
            new Thread(() -> System.out.println("run")).start();
    }
}

分析一下它的字节码：

// access flags 0x21
public class org/lin/LambdaTest {

  // compiled from: LambdaTest.java
  // access flags 0x19
  public final static INNERCLASS java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup java/lang/invoke/MethodHandles Lookup

  // access flags 0x1
  public <init>()V
   L0
    LINENUMBER 3 L0
    ALOAD 0
    INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V
    RETURN
   L1
    LOCALVARIABLE this Lorg/lin/LambdaTest; L0 L1 0
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 1

  // access flags 0x9
  public static main([Ljava/lang/String;)V
   L0
    LINENUMBER 6 L0
    NEW java/lang/Thread
    DUP
    INVOKEDYNAMIC run()Ljava/lang/Runnable; [
      // handle kind 0x6 : INVOKESTATIC
      java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
      // arguments:
      ()V, 
      // handle kind 0x6 : INVOKESTATIC
      org/lin/LambdaTest.lambda$main$0()V, 
      ()V
    ]
    INVOKESPECIAL java/lang/Thread.<init> (Ljava/lang/Runnable;)V
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Thread.start ()V
   L1
    LINENUMBER 7 L1
    RETURN
   L2
    LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L2 0
    MAXSTACK = 3
    MAXLOCALS = 1

  // access flags 0x100A
  private static synthetic lambda$main$0()V
   L0
    LINENUMBER 6 L0
    GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;
    LDC "run"
    INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)V
    RETURN
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 0
}

关键指令

  INVOKEDYNAMIC run()Ljava/lang/Runnable; [
      // handle kind 0x6 : INVOKESTATIC
      java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
      // arguments:
      ()V, 
      // handle kind 0x6 : INVOKESTATIC
      org/lin/LambdaTest.lambda$main$0()V, 
      ()V
    ]

通过调用一个 INVOKEDYNAMIC 指令 ，将方法链接到这个方法上 org/lin/LambdaTest.lambda$main$0()V 。

这个方法的命名方式 ，很可能 JDK 内部帮我们生成了一个内部类， org/lin/LambdaTest.lambda$main

通过 jclasslib 工具查看，验证了我们的想法：

Invokedynamic 和 LambdaMetafactory

Invokedynamic

Invokedynamic 是 JDK7 引入的一条新指令，通过一个调用点 CallSite 和 方法句柄 MethodHandle，来完成一个方法的调用。
CallSite 就是一个 MethodHandle 的 Holder，MethodHandle 指向一个调用点真正执行的方法。

LambdaMetafactory

LambdaMetafactory 是 JDK 内部 CallSite 和 MethodHandle 绑定实现类。

LambdaMetafactory的关键方法

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();
    }

• MethodHandles.Lookup caller – 调用者，也就是 Invokedynamic 指令运行的上下文，通常可以通过 Lookup#lookupClass() 获取。
• String invokedName – Lambda 实现的接口的方法名称。
• MethodType invokedType – 调用点的方法签名描述 ，
• MethodType samMethodType – Lambda 实现的接口方法的签名描述 。（sam 就 single public abstract method 的缩写）
• MethodHandle implMethod – 调用点的方法句柄。
• MethodType instantiatedMethodType – 运行时调用点的方法签名描述。

参考：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/28124632
https://www.jianshu.com/p/d74e92f93752
https://www.jianshu.com/p/7ef49246c176
https://www.cnblogs.com/wzqshb/p/16987548.html