不了解這12個語法糖，別說你會Java！

本文從 Java 編譯原理角度，深入字節(jié)碼及 class 文件，抽絲剝繭，了解 Java 中的語法糖原理及用法，幫助大家在學(xué)會如何使用 Java 語法糖的同時，了解這些語法糖背后的原理。

語法糖

語法糖(Syntactic Sugar)，也稱糖衣語法，是由英國計算機(jī)學(xué)家 Peter.J.Landin 發(fā)明的一個術(shù)語，指在計算機(jī)語言中添加的某種語法，這種語法對語言的功能并沒有影響，但是更方便程序員使用。簡而言之，語法糖讓程序更加簡潔，有更高的可讀性。

有意思的是，在編程領(lǐng)域，除了語法糖，還有語法鹽和語法糖精的說法，篇幅有限這里不做擴(kuò)展了。

我們所熟知的編程語言中幾乎都有語法糖。作者認(rèn)為，語法糖的多少是評判一個語言夠不夠牛逼的標(biāo)準(zhǔn)之一。

很多人說Java是一個“低糖語言”，其實從Java 7開始Java語言層面上一直在添加各種糖，主要是在“Project Coin”項目下研發(fā)。盡管現(xiàn)在Java有人還是認(rèn)為現(xiàn)在的Java是低糖，未來還會持續(xù)向著“高糖”的方向發(fā)展。

解語法糖

前面提到過，語法糖的存在主要是方便開發(fā)人員使用。但其實，Java虛擬機(jī)并不支持這些語法糖。這些語法糖在編譯階段就會被還原成簡單的基礎(chǔ)語法結(jié)構(gòu)，這個過程就是解語法糖。

說到編譯，大家肯定都知道，Java語言中，javac命令可以將后綴名為.java的源文件編譯為后綴名為.class的可以運(yùn)行于Java虛擬機(jī)的字節(jié)碼。

如果你去看com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler的源碼，你會發(fā)現(xiàn)在compile()中有一個步驟就是調(diào)用desugar()，這個方法就是負(fù)責(zé)解語法糖的實現(xiàn)的。

Java 中最常用的語法糖主要有泛型、變長參數(shù)、條件編譯、自動拆裝箱、內(nèi)部類等。本文主要來分析下這些語法糖背后的原理。一步一步剝?nèi)ヌ且?，看看其本質(zhì)。

糖塊一、 switch 支持 String 與枚舉

前面提到過，從Java 7 開始，Java語言中的語法糖在逐漸豐富，其中一個比較重要的就是Java 7中switch開始支持String。

在開始coding之前先科普下，Java中的swith自身原本就支持基本類型。比如int、char等。

對于int類型，直接進(jìn)行數(shù)值的比較。對于char類型則是比較其ascii碼。

所以，對于編譯器來說，switch中其實只能使用整型，任何類型的比較都要轉(zhuǎn)換成整型。比如byte。short，char(ackii碼是整型)以及int。

那么接下來看下switch對String得支持，有以下代碼：

public class switchDemoString { 
    public static void main(String[] args) { 
        String str = "world"; 
        switch (str) { 
        case "hello": 
            System.out.println("hello"); 
            break; 
        case "world": 
            System.out.println("world"); 
            break; 
        default: 
            break; 
        } 
    } 
} 

反編譯后內(nèi)容如下：

public class switchDemoString 
{ 
    public switchDemoString() 
    { 
    } 
    public static void main(String args[]) 
    { 
        String str = "world"; 
        String s; 
        switch((s = str).hashCode()) 
        { 
        default: 
            break; 
        case 99162322: 
            if(s.equals("hello")) 
                System.out.println("hello"); 
            break; 
        case 113318802: 
            if(s.equals("world")) 
                System.out.println("world"); 
            break; 
        } 
    } 
} 

看到這個代碼，你知道原來字符串的switch是通過equals()和hashCode()方法來實現(xiàn)的。還好hashCode()方法返回的是int，而不是long。

仔細(xì)看下可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行switch的實際是哈希值，然后通過使用equals方法比較進(jìn)行安全檢查，這個檢查是必要的，因為哈?？赡軙l(fā)生碰撞。因此它的性能是不如使用枚舉進(jìn)行switch或者使用純整數(shù)常量，但這也不是很差。

糖塊二、 泛型

我們都知道，很多語言都是支持泛型的，但是很多人不知道的是，不同的編譯器對于泛型的處理方式是不同的。

通常情況下，一個編譯器處理泛型有兩種方式：Code specialization和Code sharing。

C++和C#是使用Code specialization的處理機(jī)制，而Java使用的是Code sharing的機(jī)制。

Code sharing方式為每個泛型類型創(chuàng)建唯一的字節(jié)碼表示，并且將該泛型類型的實例都映射到這個唯一的字節(jié)碼表示上。將多種泛型類形實例映射到唯一的字節(jié)碼表示是通過類型擦除(type erasue)實現(xiàn)的。

也就是說，對于Java虛擬機(jī)來說，他根本不認(rèn)識Map。

類型擦除的主要過程如下：

1.將所有的泛型參數(shù)用其最左邊界(最頂級的父類型)類型替換。

2.移除所有的類型參數(shù)。

以下代碼：

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();   
map.put("name", "hollis");   
map.put("wechat", "Hollis");   
map.put("blog", "www.hollischuang.com");   

解語法糖之后會變成：

Map map = new HashMap();   
map.put("name", "hollis");   
map.put("wechat", "Hollis");   
map.put("blog", "www.hollischuang.com");   

以下代碼：

public static <A extends Comparable<A>> A max(Collection<A> xs) { 
    Iterator<A> xi = xs.iterator(); 
    A w = xi.next(); 
    while (xi.hasNext()) { 
        A x = xi.next(); 
        if (w.compareTo(x) < 0) 
            w = x; 
    } 
    return w; 
} 

類型擦除后會變成：

public static Comparable max(Collection xs){ 
    Iterator xi = xs.iterator(); 
    Comparable w = (Comparable)xi.next(); 
    while(xi.hasNext()) 
    { 
        Comparable x = (Comparable)xi.next(); 
        if(w.compareTo(x) < 0) 
            w = x; 
    } 
    return w; 
} 

虛擬機(jī)中沒有泛型，只有普通類和普通方法，所有泛型類的類型參數(shù)在編譯時都會被擦除，泛型類并沒有自己獨(dú)有的Class類對象。比如并不存在List.class或是List.class，而只有List.class。

糖塊三、 自動裝箱與拆箱

自動裝箱就是Java自動將原始類型值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的對象，比如將int的變量轉(zhuǎn)換成Integer對象，這個過程叫做裝箱，反之將Integer對象轉(zhuǎn)換成int類型值，這個過程叫做拆箱。

因為這里的裝箱和拆箱是自動進(jìn)行的非人為轉(zhuǎn)換，所以就稱作為自動裝箱和拆箱。

原始類型byte, short, char, int, long, float, double 和 boolean 對應(yīng)的封裝類為Byte, Short, Character, Integer, Long, Float, Double, Boolean。

先來看個自動裝箱的代碼：

public static void main(String[] args) { 
    int i = 10; 
    Integer n = i; 
} 

反編譯后代碼如下：

public static void main(String args[]) 
{ 
    int i = 10; 
    Integer n = Integer.valueOf(i); 
} 

再來看個自動拆箱的代碼：

public static void main(String[] args) { 
 
    Integer i = 10; 
    int n = i; 
} 

反編譯后代碼如下：

public static void main(String args[]) 
{ 
    Integer i = Integer.valueOf(10); 
    int n = i.intValue(); 
} 

從反編譯得到內(nèi)容可以看出，在裝箱的時候自動調(diào)用的是Integer的valueOf(int)方法。而在拆箱的時候自動調(diào)用的是Integer的intValue方法。

所以，裝箱過程是通過調(diào)用包裝器的valueOf方法實現(xiàn)的，而拆箱過程是通過調(diào)用包裝器的 xxxValue方法實現(xiàn)的。

糖塊四 、 方法變長參數(shù)

可變參數(shù)(variable arguments)是在Java 1.5中引入的一個特性。它允許一個方法把任意數(shù)量的值作為參數(shù)。

看下以下可變參數(shù)代碼，其中print方法接收可變參數(shù)：

public static void main(String[] args) 
    { 
        print("Holis", "公眾號:Hollis", "博客：www.hollischuang.com", "QQ：907607222"); 
    } 
 
public static void print(String... strs) 
{ 
    for (int i = 0; i < strs.length; i++) 
    { 
        System.out.println(strs[i]); 
    } 
} 

反編譯后代碼：

public static void main(String args[]) 
{ 
    print(new String[] { 
        "Holis", "\u516C\u4F17\u53F7:Hollis", "\u535A\u5BA2\uFF1Awww.hollischuang.com", "QQ\uFF1A907607222" 
    }); 
} 
 
public static transient void print(String strs[]) 
{ 
    for(int i = 0; i < strs.length; i++) 
        System.out.println(strs[i]); 
 
} 

從反編譯后代碼可以看出，可變參數(shù)在被使用的時候，他首先會創(chuàng)建一個數(shù)組，數(shù)組的長度就是調(diào)用該方法是傳遞的實參的個數(shù)，然后再把參數(shù)值全部放到這個數(shù)組當(dāng)中，然后再把這個數(shù)組作為參數(shù)傳遞到被調(diào)用的方法中。

糖塊五 、 枚舉

Java SE5提供了一種新的類型-Java的枚舉類型，關(guān)鍵字enum可以將一組具名的值的有限集合創(chuàng)建為一種新的類型，而這些具名的值可以作為常規(guī)的程序組件使用，這是一種非常有用的功能。參考：Java的枚舉類型用法介紹

要想看源碼，首先得有一個類吧，那么枚舉類型到底是什么類呢?是enum嗎?

答案很明顯不是，enum就和class一樣，只是一個關(guān)鍵字，他并不是一個類。

那么枚舉是由什么類維護(hù)的呢，我們簡單的寫一個枚舉：

public enum t { 
    SPRING,SUMMER; 
} 

然后我們使用反編譯，看看這段代碼到底是怎么實現(xiàn)的，反編譯后代碼內(nèi)容如下：

public final class T extends Enum 
{ 
    private T(String s, int i) 
    { 
        super(s, i); 
    } 
    public static T[] values() 
    { 
        T at[]; 
        int i; 
        T at1[]; 
        System.arraycopy(at = ENUM$VALUES, 0, at1 = new T[i = at.length], 0, i); 
        return at1; 
    } 
 
    public static T valueOf(String s) 
    { 
        return (T)Enum.valueOf(demo/T, s); 
    } 
 
    public static final T SPRING; 
    public static final T SUMMER; 
    private static final T ENUM$VALUES[]; 
    static 
    { 
        SPRING = new T("SPRING", 0); 
        SUMMER = new T("SUMMER", 1); 
        ENUM$VALUES = (new T[] { 
            SPRING, SUMMER 
        }); 
    } 
} 

通過反編譯后代碼我們可以看到，public final class T extends Enum，說明，該類是繼承了Enum類的，同時final關(guān)鍵字告訴我們，這個類也是不能被繼承的。

當(dāng)我們使用enmu來定義一個枚舉類型的時候，編譯器會自動幫我們創(chuàng)建一個final類型的類繼承Enum類，所以枚舉類型不能被繼承。

糖塊六 、 內(nèi)部類

內(nèi)部類又稱為嵌套類，可以把內(nèi)部類理解為外部類的一個普通成員。

內(nèi)部類之所以也是語法糖，是因為它僅僅是一個編譯時的概念。

outer.java里面定義了一個內(nèi)部類inner，一旦編譯成功，就會生成兩個完全不同的.c

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