java lambda实现原理,精通lambda表达式:Java多核编程
00-1010简介1、Demo2、异常判断3、javap命令4、总结
00-1010大家都知道Java8中新加入了Lambda表达式。使用Lambda表达式可以优化很多代码，很多事情只用几行代码就可以完成。本章以Lambda为例。第一小节解释其底层执行原理，第二小节解释Lambda flow在工作中常见的姿态。
00-1010先来看一个Lambda表达式的演示，如下图：
代码比较简单，就是一个新线程打印一句话，但是对于图中的代码()-system . out . println(" lambda is run ")估计很多同学都很困惑。Java是如何识别这类代码的？
如果改成匿名内部类，就很清楚了，大家都能看懂，如下图：
那是否意味着()-system . out . println(" lambda is run ")形式的代码实际上建立了一个内部类？其实这是最简单的Lambda表达式。我们无法通过IDEA看到源代码及其底层结构。这里我们将介绍几种方法来查看它的底层实现。
00-1010我们可以在代码执行过程中主动抛出异常并打印出堆栈，堆栈会解释其运行轨迹。一般这种方法简单高效，基本上很多情况下我们都能看到隐藏的代码。我们来试试，如下图：
从异常的堆栈中，我们可以看到JVM自动为当前类创建一个内部类(在错误堆栈中表示有内部类)。在执行过程中，内部类的代码抛出异常，但是这里显示的代码是未知来源，我们也无法调试。一般来说，异常可以暴露代码执行的路径，我们可以做一个断点，再运行一次。但是对于Lambda表达式，我们只通过异常判断方法知道有异常。
00-1010javap是Java自带的查看类字节码文件的工具。安装了Java基础环境的电脑可以直接执行JavaP命令，如下图所示：
在选项中，我们主要使用命令-v -verbose，它可以完整地输出字节码文件的内容。
接下来，我们使用javap命令查看Lambda.class文件。在讲解的过程中，我们会带一些关于类文件的知识。
我们在命令窗口中找到Lambda.class的位置，执行命令：javap -verbose Lambda.class，然后你会看到一长串东西，叫做汇编指令。接下来我们就来一一解释一下(参考资料都来自Java虚拟机规范，就不一一引用了):
我们很容易在汇编指令中找到一长串以常量池开头的类型。我们称之为constant pool，官方英文名称是Run-Time Constant Pool。我们简单的把它理解为一个充满常数的表，表中包含了编译时明确的数字和单词，类、方法和字段的类型信息等等。table中的每个元素都被称为cpinfo，cpinfo由一个惟一的标识符(标签)名组成。目前，总共有以下标签类型：
贴一张我们分析过的部分图片：
图中常量池一词表示当前信息为常量池；
每行是一个cp_info，第一列的#1在常量池下标1的位置；
每行的第二列是cp_info的唯一标识符(标签)。比如Methodref对应上表中的CONSTANT_Methodref(上表中value对应10的标签)，表示当前行代表方法的描述信息，比如方法的名称、参数类型、参数类型等。具体含义可以在Java虚拟机规范中找到。Methodref的截图如下：
每行第三列，如果是具体值，直接显示具体值，如果是复数值，显示cp_info的引用。例如，图中的两个红点表示位置13和14处的cp_info。13表示方法名为init，14表示方法没有返回值。组合在一起，它指示方法的名称和返回类型，这是一个。
个无参构造器；
每行的第四列，就是具体的值了。
对于比较重要的 cp_info 类型我们说明下其含义：
InvokeDynamic 表示动态的调用方法，后面我们会详细说明；Fieldref 表示字段的描述信息，如字段的名称、类型；NameAndType 是对字段和方法类型的描述；MethodHandle 方法句柄，动态调用方法的统称，在编译时我们不知道具体是那个方法，但运行时肯定会知道调用的是那个方法；MethodType 动态方法类型，只有在动态运行时才会知道其方法类型是什么。我们从上上图中标红的 3 处，发现 Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup，java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory 类似这样的代码，MethodHandles 和 LambdaMetafactory 都是 java.lang.invoke 包下面的重要方法，invoke 包主要实现了动态语言的功能，我们知道 java 语言属于静态编译语言，在编译的时候，类、方法、字段等等的类型都已经确定了，而 invoke 实现的是一种动态语言，也就是说编译的时候并不知道类、方法、字段是什么类型，只有到运行的时候才知道。
比如这行代码：Runnable runnable = () -> System.out.println(lambda is run); 在编译器编译的时候 () 这个括号编译器并不知道是干什么的，只有在运行的时候，才会知道原来这代表着的是 Runnable.run() 方法。invoke 包里面很多类，都是为了代表这些 () 的，我们称作为方法句柄（ MethodHandler ），在编译的时候，编译器只知道这里是个方法句柄，并不知道实际上执行什么方法，只有在执行的时候才知道，那么问题来了，JVM 执行的时候，是如何知道 () 这个方法句柄，实际上是执行 Runnable.run() 方法的呢？
首先我们看下 simple 方法的汇编指令：
从上图中就可以看出 simple 方法中的 () -> System.out.println(lambda is run) 代码中的 ()，实际上就是 Runnable.run 方法。
我们追溯到 # 2 常量池，也就是上上图中标红 1 处，InvokeDynamic 表示这里是个动态调用，调用的是两个常量池的 cp_info，位置是 #0:#37 ，我们往下找 #37 代表着是 // run:()Ljava/lang/Runnable，这里表明了在 JVM 真正执行的时候，需要动态调用 Runnable.run() 方法，从汇编指令上我们可以看出 () 实际上就是 Runnable.run()，下面我们 debug 来证明一下。
我们在上上图中 3 处发现了 LambdaMetafactory.metafactory 的字样，通过查询官方文档，得知该方法正是执行时， 链接到真正代码的关键，于是我们在 metafactory 方法中打个断点 debug 一下，如下图：
metafactory 方法入参 caller 代表实际发生动态调用的位置，invokedName 表示调用方法名称，invokedType 表示调用的多个入参和出参，samMethodType 表示具体的实现者的参数，implMethod 表示实际上的实现者，instantiatedMethodType 等同于 implMethod。
以上内容总结一下：
1：从汇编指令的 simple 方法中，我们可以看到会执行 Runnable.run 方法；
2：在实际的运行时，JVM 碰到 simple 方法的 invokedynamic 指令，会动态调用 LambdaMetafactory.metafactory 方法，执行具体的 Runnable.run 方法。
所以可以把 Lambda 表达值的具体执行归功于 invokedynamic JVM 指令，正是因为这个指令，才可以做到虽然编译时不知道要干啥，但动态运行时却能找到具体要执行的代码。
接着我们看一下在汇编指令输出的最后，我们发现了异常判断法中发现的内部类，如下图：
上图中箭头很多，一层一层的表达清楚了当前内部类的所有信息。
4、总结
我们总结一下，Lambda 表达式执行主要是依靠 invokedynamic 的 JVM 指令来实现，咱们演示的类的全路径为：demo.eight.Lambda 感兴趣的同学可以自己尝试一下。
以上就是Java源码难点突破Lambda表达式执行原理的详细内容，更多关于Java难点Lambda表达式依靠的资料请关注盛行IT其它相关文章！
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