Java基础---常见的语法糖

典型回答

如何解语法糖

糖块一、switch 支持 String 与枚举

糖块二、泛型

糖块三、自动装箱与拆箱

糖块四、方法变长参数

糖块五、枚举

糖块六、内部类

糖块七、条件编译

糖块八、断言

糖块九、数值字面量

糖块十、for-each

糖块十一、try-with-resource

糖块十二、Lambda表达式

典型回答
语法糖（Syntactic sugar），指在计算机语言中添加的某种语法，这种语法对语言的功能并没有影响，但是更方便程序员使用
虽然Java中有很多语法糖，但是Java虚拟机并不支持这些语法糖，所以这些语法糖在编译阶段就会被还原成简单的基础语法结构，这样才能被虚拟机识别，这个过程就是解语法糖
如果看过Java虚拟机的源码，就会发现在编译过程中有一个重要的步骤就是调用desugar()，这个方法就是负责解语法糖的实现
常见的语法糖有switch支持枚举及字符串、泛型、条件编译、断言、可变参数、自动装箱/拆箱、枚举、内部类、增强for循环、try-with-resources语句、lambda表达式等
如何解语法糖
语法糖的存在主要是方便开发人员使用
但其实，Java虚拟机并不支持这些语法糖
这些语法糖在编译阶段就会被还原成简单的基础语法结构，这个过程就是解语法糖
说到编译，Java语言中javac命令可以将后缀名为.java的源文件编译为后缀名为.class的可以运行于Java虚拟机的字节码
如果去看com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler的源码，会发现在compile()中有一个步骤就是调用`desugar()`，这个方法就是负责解语法糖的实现的
糖块一、switch 支持 String 与枚举
前面提到过，从Java 7 开始，Java语言中的语法糖在逐渐丰富，其中一个比较重要的就是Java 7中 switch 开始支持 String
在开始coding之前先科普下，Java中的 switch 自身原本就支持基本类型
比如 int 、 char 等
对于 int 类型，直接进行数值的比较
对于 char 类型则是比较其ascii码
所以，对于编译器来说， switch 中其实只能使用整型，任何类型的比较都要转换成整型
比如 byte，short，char(ackii码是整型)以及 int
那么接下来看下 switch 对 String 的支持，有以下代码：
反编译后内容如下：
看到这个代码，就知道原来字符串的switch是通过 equals() 和 hashCode() 方法来实现的
还好 hashCode() 方法返回的是 int，而不是 long
仔细看下可以发现，进行 switch 的实际是哈希值，然后通过使用 equals方法比较进行安全检查，这个检查是必要的，因为哈希可能会发生碰撞
因此它的性能是不如使用枚举进行switch或者使用纯整数常量，但这也不是很差
糖块二、泛型
很多语言都是支持泛型的，但是很多人不知道的是，不同的编译器对于泛型的处理方式是不同的
通常情况下，一个编译器处理泛型有两种方式：Code specialization 和 Code sharing
C++和C#是使用 Code specialization 的处理机制
而Java使用的是 Code sharing 的机制
Code sharing方式为每个泛型类型创建唯一的字节码表示，并且将该泛型类型的实例都映射到这个唯一的字节码表示上
将多种泛型类形实例映射到唯一的字节码表示是通过类型擦除（type erasue）实现的
也就是说，对于Java虚拟机来说，他根本不认识 Map<String, String> map 这样的语法
需要在编译阶段通过类型擦除的方式进行解语法糖
类型擦除的主要过程如下：
1.将所有的泛型参数用其最左边界（最顶级的父类型）类型替换
2.移除所有的类型参数
有以下代码：
解语法糖之后会变成：
有以下代码：
类型擦除后会变成：
虚拟机中没有泛型，只有普通类和普通方法，所有泛型类的类型参数在编译时都会被擦除，泛型类并没有自己独有的 Class 类对象
比如并不存在 List<String>.class 或是 List<Integer>.class，而只有 List.class
糖块三、自动装箱与拆箱
自动装箱就是Java自动将原始类型值转换成对应的对象
比如将int的变量转换成Integer对象，这个过程叫做装箱
反之将Integer对象转换成int类型值，这个过程叫做拆箱
因为这里的装箱和拆箱是自动进行的非人为转换，所以就称作为自动装箱和拆箱
原始类型byte, short, char, int, long, float, double 和 boolean 对应的封装类为Byte, Short, Character, Integer, Long, Float, Double, Boolean
先来看个自动装箱的代码：
反编译后代码如下：
再来看个自动拆箱的代码：
反编译后代码如下：
从反编译得到内容可以看出，在装箱的时候自动调用的是 Integer 的 valueOf(int) 方法
而在拆箱的时候自动调用的是 Integer 的 intValue 方法
所以装箱过程是通过调用包装器的valueOf方法实现的，而拆箱过程是通过调用包装器的 xxxValue 方法实现的
糖块四、方法变长参数
可变参数( variable arguments )是在Java 1.5中引入的一个特性
它允许一个方法把任意数量的值作为参数
可变参数在被使用的时候，他首先会创建一个数组，数组的长度就是调用该方法是传递的实参的个数，然后再把参数值全部放到这个数组当中，然后再把这个数组作为参数传递到被调用的方法中
糖块五、枚举
在Java中，枚举是一种特殊的数据类型，用于表示有限的一组常量
枚举常量是在枚举类型中定义的，每个常量都是该类型的一个实例
Java中的枚举类型是一种安全而优雅的方式来表示有限的一组值
要想看源码，首先得有一个类吧，那么枚举类型到底是什么类呢？
是 enum 吗？答案很明显不是，enum 就和 class 一样，只是一个关键字，他并不是一个类，那么枚举是由什么类维护的呢，简单的写一个枚举：
然后使用反编译，看看这段代码到底是怎么实现的，反编译后代码内容如下：
通过反编译后代码可以看到，public final class T extends Enum
说明，该类是继承了 Enum 类的，同时 final 关键字告诉我们这个类也是不能被继承的
当使用 enmu 来定义一个枚举类型的时候，编译器会自动帮我们创建一个 final 类型的类继承 Enum 类，所以枚举类型不能被继承
糖块六、内部类
内部类又称为嵌套类，可以把内部类理解为外部类的一个普通成员
内部类之所以也是语法糖，是因为它仅仅是一个编译时的概念
outer.java 里面定义了一个内部类 inner ，一旦编译成功，就会生成两个完全不同的 .class 文件了，分别是 outer.class 和 outer$inner.class
所以内部类的名字完全可以和它的外部类名字相同
以上代码编译后会生成两个class文件：OutterClass$InnerClass.class、OutterClass.class
当尝试对 OutterClass.class 文件进行反编译的时候，命令行会打印以下内容： Parsing OutterClass.class...Parsing inner class OutterClass$InnerClass.class... Generating OutterClass.jad
他会把两个文件全部进行反编译，然后一起生成一个 OutterClass.jad 文件
文件内容如下：
糖块七、条件编译
一般情况下，程序中的每一行代码都要参加编译
但有时候出于对程序代码优化的考虑，希望只对其中一部分内容进行编译，此时就需要在程序中加上条件，让编译器只对满足条件的代码进行编译，将不满足条件的代码舍弃，这就是条件编译
如在C或CPP中，可以通过预处理语句来实现条件编译
其实在Java中也可实现条件编译
先来看一段代码：
反编译后代码如下：
首先发现，在反编译后的代码中没有 System.out.println("Hello, ONLINE!"); ，这其实就是条件编译
当 if(ONLINE) 为false的时候，编译器就没有对其内的代码进行编译
所以，Java语法的条件编译，是通过判断条件为常量的if语句实现的
其原理也是Java语言的语法糖
根据if判断条件的真假，编译器直接把分支为false的代码块消除
通过该方式实现的条件编译，必须在方法体内实现，而无法在正整个Java类的结构或者类的属性上进行条件编译，这与C/C++的条件编译相比，确实更有局限性
在Java语言设计之初并没有引入条件编译的功能，虽有局限，但是总比没有更强
糖块八、断言
在Java中，assert 关键字是从JAVA SE 1.4 引入的，为了避免和老版本的Java代码中使用了 assert 关键字导致错误，Java在执行的时候默认是不启动断言检查的（这个时候，所有的断言语句都将忽略！），如果要开启断言检查，则需要用开关 -enableassertions 或 -ea 来开启
反编译之后的代码要比我们自己的代码复杂的多，使用了assert这个语法糖我们节省了很多代码
其实断言的底层实现就是if语言，如果断言结果为true，则什么都不做，程序继续执行，如果断言结果为false，则程序抛出AssertError来打断程序的执行
-enableassertions 会设置$assertionsDisabled字段的值
糖块九、数值字面量
在java 7中，数值字面量，不管是整数还是浮点数，都允许在数字之间插入任意多个下划线
这些下划线不会对字面量的数值产生影响，目的就是方便阅读
比如：
反编译后：
反编译后就是把 _ 删除了
也就是说编译器并不认识在数字字面量中的 _ ，需要在编译阶段把他去掉
糖块十、for-each
增强for循环（ for-each ）日常开发经常会用到的，他会比for循环要少写很多代码，那么这个语法糖背后是如何实现的呢？
反编译后代码很简单，for-each的实现原理其实就是使用了普通的for循环和迭代器
糖块十一、try-with-resource
Java里，对于文件操作IO流、数据库连接等开销非常昂贵的资源，用完之后必须及时通过close方法将其关闭，否则资源会一直处于打开状态，可能会导致内存泄露等问题
关闭资源的常用方式就是在 finally 块里是释放，即调用 close 方法
比如经常会写这样的代码：
从Java 7开始，jdk提供了一种更好的方式关闭资源，使用 try-with-resources 语句，改写一下上面的代码，效果如下：
这简直是一大福音啊，虽然之前一般使用 IOUtils 去关闭流，并不会使用在 finally 中写很多代码的方式，但是这种新的语法糖看上去好像优雅很多呢
看下他的背后：
其实背后的原理也很简单，那些没有做的关闭资源的操作，编译器都帮我们做了
所以再次印证了，语法糖的作用就是方便程序员的使用，但最终还是要转成编译器认识的语言
糖块十二、Lambda表达式
关于lambda表达式，有人可能会有质疑，因为网上有人说他并不是语法糖
Labmda表达式不是匿名内部类的语法糖，但是他也是一个语法糖
实现方式其实是依赖了几个JVM底层提供的lambda相关api
为啥说他并不是内部类的语法糖呢，前面讲内部类说过，内部类在编译之后会有两个class文件，但是包含lambda表达式的类编译后只有一个文件
lambda表达式的实现其实是依赖了一些底层的api，在编译阶段，编译器会把lambda表达式进行解糖，转换成调用内部api的方式