一、java中的语法糖原理
语法糖(Syntactic sugar),也译为糖衣语法,是由英国计算机科学家彼得·兰丁发明的一个术语,指计算机语言中添加的某种语法,这种语法对语言的功能没有影响,但是更方便程序员使用。语法糖让程序更加简洁,有更高的可读性。
Java中的泛型,变长参数,自动拆箱/装箱,条件编译等都是
二、解语法糖
java中的语法糖只存在于编译期, 在编译器将 .java 源文件编译成 .class 字节码时, 会进行解语法糖操作, 还原最原始的基础语法结构。这些语法糖包含条件编译、断言、Switch语句与枚举及字符串结合、可变参数、自动装箱/拆箱、枚举、内部类、泛型擦除、增强for循环、lambda表达式、try-with-resources语句、JDK10的局部变量类型推断等等。
三、语法糖实例
1)switch支持String和枚举
/**
* 枚举与Switch语句
* option: --decodeenumswitch false
*/
public int switchEnumTest(EnumTest e) {
switch (e) {
case FOO:
return 1;
case BAP:
return 2;
}
return 0;
}
/**
* 枚举, JDK1.5开始支持
* option: --sugarenums false
*/
public enum EnumTest {
FOO,
BAR,
BAP
}
switch支持枚举是通过调用枚举类默认继承的父类Enum中的ordinal()方法来实现的, 这个方法会返回枚举常量的序数。
/**
* 字符串与Switch语句
* option: --decodestringswitch false
*/
public int switchStringTest(String s) {
switch (s) {
default:
System.out.println("Test");
break;
case "BB": // BB and Aa have the same hashcode.
return 12;
case "Aa":
case "FRED":
return 13;
}
System.out.println("Here");
return 0;
}
switch支持字符串是通过hashCode()和equals()方法来实现的, 先通过hashCode()返回的哈希值进行switch, 然后通过equals()方法比较进行安全检查, 调用equals()是为了防止可能发生的哈希碰撞。
另外switch还支持byte、short、int、char这几种基本数据类型, 其中支持char类型是通过比较它们的ascii码(ascii码是整型)来实现的。所以switch其实只支持一种数据类型, 也就是整型, 其他诸如String、枚举类型都是转换成整型之后再使用switch的。
2)泛型
/**
* 泛型擦除
* option:
*/
public void genericEraseTest() {
List<String> list = new ArrayList<String>();
}
在JVM中没有泛型这一概念, 只有普通方法和普通类, 所有泛型类的泛型参数都会在编译时期被擦除, 所以泛型类并没有自己独有的Class类对象比如List<Integer>.class, 而只有List.class对象。
3)自动装箱与拆箱
/**
* 自动装箱/拆箱
* option: --sugarboxing false
*/
public Double autoBoxingTest(Integer i, Double d) {
return d + i;
}
首先我们知道, 基本类型与包装类型在某些操作符的作用下, 包装类型调用valueOf()
方法的过程叫做装箱, 调用xxxValue()方法
的过程叫做拆箱。所以上面的结果很容易看出, 先对两个包装类进行拆箱, 再对运算结果进行装箱。
4) 方法变长参数
/**
* 可变参数
* option: --arrayiter false
*/
public void varargsTest(String ... arr) {
for (String s : arr) {
System.out.println(s);
}
}
可变参数其实就是一个不定长度的数组, 数组长度随传入方法的对应参数个数来决定。可变参数只能在参数列表的末位使用。
5) 枚举
/**
* 枚举, JDK1.5开始支持
* option: --sugarenums false
*/
public enum EnumTest {
FOO,
BAR,
BAP
}
当我们自定义一个枚举类型时, 编译器会自动创建一个被final修饰的枚举类来继承Enum, 所以自定义枚举类型是无法继承和被继承的。当枚举类初始化时, 枚举字段引用该枚举类的一个静态常量对象, 并且所有的枚举字段都用常量数组$VALUES来存储。values()方法内则调用Object的clone()方法, 参照$VALUES数组对象复制一个新的数组, 新数组会有所有的枚举字段。
6) 内部类
import java.util.*;
import java.io.*;
public class CFRDecompilerDemo {
int x = 3;
/**
* 内部类
* option: --removeinnerclasssynthetics false
*/
public void innerClassTest() {
new InnerClass().getSum(6);
}
public class InnerClass {
public int getSum(int y) {
x += y;
return x;
}
}
}
首先我们要明确, 上述innerClassTest()方法中的this是外部类当前对象的引用, 而InnerClass类中的this则是内部类当前对象的引用。编译过程中, 编译器会自动在内部类定义一个外部类的常量引用this$0, 并且在内部类的构造器中初始化this$0, 当外部类访问内部类时, 会把当前外部类的对象引用this传给内部类的构造器用于初始化, 这样内部类就能通过所持有的外部类的对象引用, 来访问外部类的所有公有及私有成员。
7)条件编译
/**
* 条件编译
* option: 不需要参数
*/
public void ifCompilerTest() {
if(false) {
System.out.println("false if");
}else {
System.out.println("true else");
}
}
很明显, javac编译器在编译时期的解语法糖阶段, 会将条件分支不成立的代码进行消除。
8) 断言
/**
* 断言, JDK1.4开始支持
* option: --sugarasserts false
*/
public void assertTest(String s) {
assert (!s.equals("Fred"));
System.out.println(s);
}
如上, 当断言结果为true时, 程序继续正常执行, 当断言结果为false时, 则抛出AssertionError异常来打断程序的执行。
9)数值字面量
publicclassTest{
publicstaticvoidmain(String... args) {
int i = 10_000;
System.out.println(i);
}
//反编译后:
publicclassTest
publicstaticvoidmain(String[] args) {
inti = 10000;
System.out.println(i);
}
}
10)for... each
/**
* 增强for循环
* option: --collectioniter false
*/
public void forLoopTest() {
String[] qingshanli = {"haha", "qingshan", "helloworld", "ceshi"};
List<String> list = Arrays.asList(qingshanli);
for (Object s : list) {
System.out.println(s);
}
}
很明显, 增强for循环的底层其实还是通过迭代器来实现的, 这也就解释了为什么增强for循环中不能进行增删改操作。
11) try-with-resources语句
/**
* try-with-resources语句
* option: --tryresources false
*/
public void tryWithResourcesTest() throws IOException {
try (final StringWriter writer = new StringWriter();
final StringWriter writer2 = new StringWriter()) {
writer.write("This is qingshanli1");
writer2.write("this is qingshanli2");
}
}
在JDK7之前, 如IO流、数据库连接等资源用完后, 都是通过finally代码块来释放资源。而try-with-resources语法糖则帮我们省去了释放资源这一操作, 编译器在解语法糖阶段时会将它还原成原始的语法结构。
12)lambda表达式
/**
* lambda表达式
* option: --decodelambdas false
*/
public void lambdaTest() {
String[] qingshanli = {"haha", "qingshan", "helloworld", "ceshi"};
List<String> list = Arrays.asList(qingshanli);
// 使用lambda表达式以及函数操作
list.forEach((str) -> System.out.print(str + "; "));
// 在JDK8中使用双冒号操作符
list.forEach(System.out::println);
}
这里笔者经验尚浅, 关于lambda表达式的实现原理暂不做阐述, 以免误人子弟, 欢迎有兴趣的读者在留言区一起讨论。