Android开发太难了：Java Lambda ≠ Android Lambda
我又来了，继续回归写作中，目标 1 月 2 篇。
需要两篇才能阐述清楚Java Lambda ≠ Android Lambda，本篇为上篇，先解释清楚 Java Lambda 的一些知识。
耐心阅读本文，你一定会有收获。
一、Java Lambda 不等于 匿名内部类
测试环境JDK8。
首先我们看一段比较简单的代码片段：
public class TestJavaAnonymousInnerClass {
public void test() {
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello java lambda");
}
};
runnable.run();
}
}
先问个简单的问题，如果我javac编译一下，你觉得会生成几个class文件？
不用问，肯定是两个，一个是TestJavaLambda.class，一个是TestJavaLambda$1.class，那么试下：
没错，确实两个，扎实的Java基础怎么会被这种问题打败。
大家都知道上面这个匿名内部类的写法，我们可以换成lambda表达式的写法对吧，甚至编译器都会提醒你使用lambda，我们改成lambda表达式的写法：
public class TestJavaLambda {
public void test() {
Runnable runnable = () -> {
System.out.println("hello java lambda");
};
runnable.run();
}
}
再问个简单的问题，如果我javac编译一下，你觉得会生成几个class文件？
嗯...你在搞我？这和刚才的问题有啥区别？
还认为是两个吗？我们再javac试一下？
不好意思，只有一个class文件了。
那么，我的一个新的问题来了：
Java匿名内部类的写法和Lambda表达式的写法，在编译期这么看肯定有区别的，那么有何区别？
二、Java Lambda的背后，invokedynamic的出现
看这类问题，第一件事肯定是对比字节码了，那我们javap -v 一哈，看一下test()方法区别：
匿名内部类的test():
public void test();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=3, locals=2, args_size=1
0: new #2 // class com/example/zhanghongyang/blog02/TestJavaAnonymousInnerClass$1
3: dup
4: aload_0
5: invokespecial #3 // Method com/example/zhanghongyang/blog02/TestJavaAnonymousInnerClass$1."<init>":(Lcom/example/zhanghongyang/blog02/TestJavaAnonymousInnerClass;)V
8: astore_1
9: aload_1
10: invokeinterface #4, 1 // InterfaceMethod java/lang/Runnable.run:()V
15: return
很简单，就是new了一个TestJavaAnonymousInnerClass$1对象，然后调用其run()方法。
有个比较有意思的，就是调用构造方法的时候先aload_0，0就是当前对象this，把this传过去了，这个就是匿名内部类可以持有外部类对象的秘密，其实把当前对象this引用给了人家。
再来看lambda的test():
public void test();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=2, args_size=1
0: invokedynamic #2, 0 // InvokeDynamic #0:run:()Ljava/lang/Runnable;
5: astore_1
6: aload_1
7: invokeinterface #3, 1 // InterfaceMethod java/lang/Runnable.run:()V
12: return
和匿名内部类不同，取而代之的是一个invokedynamic指令。
如果大家比较熟悉Java字节码方法调用相关，应该经常会看到一个问题：invokespecial,invokevirtual,invokeinterface,invokestatic,invokedynamic有和区别？
invokespecial 其实上面一段字节码上也出现了，一般指的是调用super方法，构造方法，private方法等；special嘛，指定的意思，调用的都是一些确定调用者的方法。
你可能会问，调用一个类的方法，调用者还能有不确定的时候？
有呀，比如重载，是不是能将父类的方法调用转而变成子类的？
所以类中非private成员方法，一般调用指令为invokevirtual。
invokeinterface,invokestatic字面意思理解就可以了。
这块大概解释是这样的，如果有困惑自己打字节码看就好了，例如抽象类抽象方法调用和接口方法调用指令一样吗？加了final修饰的方法不能被复写，指令会有变化吗？
最后一个就是invokedynamic了：
一般很罕见，今天我们也算是见到了，在Java lambda表达式的时候能够见到。
一些深入的研究，可以看这里：
每日一问 | Java中匿名内部类写成 lambda，真的只是语法糖吗？
我们现在知道使用了lambda表达式之后，和匿名内部类去比较，字节码有比较大的变化，那么更好奇了：
lambda表达式运行的时候，背后到底是什么样的呢？
三、lambda表达式不是真的没有内部类生成
想了解一段代码运行时状态，最简单的方式是什么呢？
嗯...debug?
现在IDE都越来越智能了，很多时候debug一些编译细节都给你抹去了。
有个比较简单的方式，打堆栈，我们修改下代码：
public class TestJavaLambda {
public void test() {
Runnable runnable = () -> {
System.out.println("hello java lambda");
int a = 1/0;
};
runnable.run();
}
public static void main(String[] args) {
new TestJavaLambda().test();
}
}
运行下，看下出错的堆栈：
hello java lambda
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda.lambda$test$0(TestJavaLambda.java:8)
at com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda.test(TestJavaLambda.java:10)
at com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda.main(TestJavaLambda.java:14)
看下到底和何方神圣调用的我们的run方法：
嗯...最后的堆栈是：
TestJavaLambda.lambda$test$0(TestJavaLambda.java:8)
是我们TestJavaLambda中的lambdatesttest0方法调用的？
是我们刚才发编译看漏了，还有这个方法？我们再反编译看下：
javap /Users/zhanghongyang/repo/KotlinLearn/app/src/main/java/com/example/zhanghongyang/blog02/TestJavaLambda.class
Compiled from "TestJavaLambda.java"
public class com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda {
public com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda();
public void test();
public static void main(java.lang.String[]);
private void lambda$test$0();
}
这次javap -p 查看，-p代表private方法也输出出来。
还真有这个方法，看下这个方法的字节码：
private static void lambda$test$0();
descriptor: ()V
flags: ACC_PRIVATE, ACC_STATIC, ACC_SYNTHETIC
Code:
stack=2, locals=0, args_size=0
0: getstatic #7 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #8 // String hello java lambda
5: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
LineNumberTable:
line 7: 0
line 8: 8
很简单，就是我们上面lambda表达式{}里面的内容，打印一行日志。
那这个方法是test调用的？不对呀，这个堆栈好像有问题，我们在回头看下刚才堆栈：
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda.lambda$test$0(TestJavaLambda.java:8)
at com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda.test(TestJavaLambda.java:10)
at com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda.main(TestJavaLambda.java:14)
有没有发现这个堆栈太过于简单了，我们的Runnable.run的调用栈呢？
这个堆栈应该是被简化了，那我们再加一行日志，看下run()方法执行时，自己身处于哪个类？
我们在run方法里面加了一行
System.out.println(this.getClass().getCanonicalName());
看下输出：
com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda
嗯..其实我们执行了一个废操作，当前这个方法里面的代码都被放到lambdatesttest0(）了，当然输出是TestJavaLambda。
不行了，我要放大招了。
我们修改下方法，让这个进程活的久一点：
public void test() {
Runnable runnable = () -> {
System.out.println("hello java lambda");
System.out.println(this.getClass().getCanonicalName());
// 新增
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
int a = 1 / 0;
};
runnable.run();
}
运行后...
切到命令行，执行jps命令，查看当前程序进程的pid:
java zhanghongyang$ jps
99315 GradleDaemon
3682 TestJavaLambda
21298 Main
3685 Jps
3258 GradleDaemon
1275
3261 KotlinCompileDaemon
看到了3682，然后执行
jstack 3682
太感人了，终于把这行隐藏的run方法的堆栈找出来了。
这里大家不要太在意jps,jstack这些指令，都是jdk自带的，你就知道能查堆栈就行了，别出去搜这两个命令去啦，文章看完再说。
另外获取堆栈其实也能通过方法调用，小缘是通过Reflection.getCallerClass看的。
到现在我们具体真相又进了一步：
我们lambda$test$0()方法是这个对象：com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda$$Lambda$1/1313922862的run方法调用的。
我们又能下个结论了：
文中lambda表达式的写法，在运行时，会帮我们生成中间类，类名格式为 原类名$$Lambda$数字，然后通过这个中间类最终完成调用。
那么你可能表示不服：
你说运行时生成就生成呀？你拿出来给我看看？
嗯...等会我拿出来给你看。
不过我们先思考另一个问题。
四、编译产物中遗漏的信息
上文我们一直在说：
- 对于文中例子中的Lambda表达式编译时没有生成中间类；
- 运行时帮我们生成了中间类；
那有个很明显的问题，编译时你没给我生成，运行时生成了；运行时它怎么知道要不要生成，生成什么样的类，你编译产物就那一个class文件，里面肯定要包含这类信息的呀？
是这么个道理。
我们再次发编译javap -v查看，在输出信息的最后：
SourceFile: "TestJavaLambda.java"
InnerClasses:
public static final #78= #77 of #81; //Lookup=class java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup of class java/lang/invoke/MethodHandles
BootstrapMethods:
0: #35 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
Method arguments:
#36 ()V
#37 invokespecial com/example/zhanghongyang/blog02/TestJavaLambda.lambda$test$0:()V
#36 ()V
果然包含一段信息，而且包含TestJavaLambda.lambda$test$0关键词。
大家不用管那么多，你就知道，文中lambda的例子，会在编译的class文件中新增一个方法lambdatesttest0()，并且会携带一段信息告知JVM在运行时创建一个中间class。
其实LambdaMetafactory.metafactory正是用来生成中间class的，jdk中也有相关类可以查看，后续我们再详细说这个。
五、把中间类拿出来看看？
我们一直说运行时帮我们生成了一个中间类，类名大概为：TestJavaLambda$$Lambda$1，但是口说无凭，得拿出来大伙才信，对吧。
还好不是说我吃了两碗凉粉...
我们刚才说了JVM帮我们生成了中间类，其实java在运行的时候可以带很多参数，其中有个系统属性很神奇，我用给你们看：
java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses com.example.zhanghongyang.blog02.TestJavaLambda
懂了吧，加上这个系统属性运行，可以dump出生成的类：
是不是有点意思。
其实动态代理中间也会生成代理类，也可以通过类似方式导出。
然后我们看看这个类呗，这个类我们就不太在乎细节了，直接AS里面看反编译之后的：
真简单...
所以，本文中的例子，Lambda表达式和匿名内部类的区别还是挺大的，大家只要了解：
- invokedynamic可以用于lambda；
- Java lambda表达式的中间类并不是没有，而是在首次运行时生成的。
至于性能问题，影响应该是微乎其微的，几乎没有的。
下面有个灵魂一问：
你看这些有啥用？
毕竟我是搞Android的，其实我更在乎Android中lambda的实现，所以就先以Java Lambda为开始了，至于你问我为啥要看Android Lambda实现，毕竟现在经常要字节码插抓桩，自定义Transform，对于一些类背后的行为还是要搞清楚的。
但是，大家一定要注意，本文讲的是 Java lambda 的原理。
不要套用到Android上！ 不要套用到Android上！ 不要套用到Android上！
那 Android Lambda 是怎么一回事，后续会单独写一篇，Android 脱糖与D8 的一些事儿，还想起来上次有个同事被Android Lambda 坑了一次，会一起写出来。
本文基于1.8.0_181。
