Java 中的 SAMbdas

  • Alex Blewitt
  • 张龙

2010 年 7 月 29 日

话题:Java编程语言语言 & 开发架构

自从最初的 Lambda 提案(以及InfoQ 的深度分析)发布后,Lambda 的状态就发生了翻天覆地的变化:Lambda 被纳入到了 JDK 7 当中。感兴趣的读者可以继续阅读,看看有哪些新东西。

最初的 Lambda 语法饱受诟病,但实际上,问题的严重性远不止纯粹的语法那么简单(毕竟,语法只不过是个外表而已)。其中一个主要的问题是 Java 并没有对函数类型提供直接的支持,这给 Java 类型系统带来了一些问题(函数数组可能引起异常泄漏)。无论能否克服这些问题(或者说在给定的 JDK 7 延期发布的时间内),Lambda 都不会再涉及函数类型了。

我们可以采用适配的方式简化内部类的编写过程。这些类叫做 SAM(即 Single Abstract Method)类。它代表了 Java 语言中抽象类与接口的一个重要子集,仅包含一个抽象方法。比如说,Runnable 接口的 run() 方法、Comparator 接口的 compare() 方法等(只包含一个抽象方法的抽象类也是可以的,比如 Eclipse 的org.eclipse.core.runtime.jobs.Job)。

目前进行中的规范表明下面两种表达方式是等价的:

Collections.sort(list,new Comparator() {
  public int compare(Object o1, Object o2) {
    return(o1.toString().length() - o2.toString().length());
  }
}
// is the same as
Collections.sort(list,
  { Object o1, Object o2 -> o1.toString().length() - o2.toString().length() }
);

不得不说的是,Lambda 语法依然处于提案阶段,未来可能会发生变化,但基本想法是在 Lambda 项目的帮助下,我们可以更加简洁的方式编写内部类,从而抛弃现在所用的匿名类方式。另外,Lambda 会保持与内部类一样的表现力,可以从局部堆中获取状态(但堆是否要保持可变的状态依然是人们争论的热门话题)。然而,语言本身的一些变化(比如说可以高效获取 final 变量)以及类型与方法 / 异常推断的能力使得 Lambda 要比相应的匿名类更加简洁。

之所以采取这种方式,一个原因就是可以不必修改现有的类(主要是 java.util 包中的集合类)。假如使用了函数类型方式,那么就必须得修改集合类以适应 Lambda,或者是在 JDK 7 中放弃对 Lambda 的支持。其他程序库可能比较灵活,但整个 Java 类库并非这么容易修改,这也解释了为什么要采取其他方式。

还可以使用方法引用来代替 SAMbda。如下代码所示:

public class Comparisons {
  public static int compareLength(Object o1, Object o2) {
    return(o1.toString().length() - o2.toString().length());
  }
  public static int compareHash(Object o1, Object o2) {
    return(o1.hashCode() - o2.hashCode());
  }
}
// examples
Collections.sort(list,#Comparisons.compareLength);
Collections.sort(list,#Comparisons.compareHash);

# 代表方法句柄,类似于 java.lang.reflect.Method。然而,与 Method 不同的是,他们是在编译期(而非运行期)确定的,JVM 的 JIT 可以自动内联方法引用。这么做还具有其他优化效果,比如说针对给定的 SAM 类型,可以单独创建一个类表示代理的方法句柄而不必在使用时创建新的匿名类。

最后,还是存在一些有争议的问题。目前规范的最初草案禁止使用 break 和 continue,但后来澄清说这么做的目的是为了防止跳出 SAMBda 而进入到封闭的范围内。另外一个主要的变化是 return 变成隐式的了,不允许在 Lambda 内部使用;但替代的关键字 yield(不要与Thread.yield()混为一谈)与内部类中的 return 具有相同的语义。表面上来看,这么做可以实现在方法调用后,使用 Lambda 触发方法中的 return 的效果(即所谓的“long return”)。未来在语法上也会有一些变化,可以在 Lambda 中使用 return,这需要使用新的关键字(或是关键字组合,比如 long return)。其他相似之处还有使用 this 引用封闭的 SAM 实例,使用 Outer.this 引用封闭类的实例。

虽说使用 Lambda 替换 SAM 这个决定不如项目最初的提案那样雄心勃勃,但还是有不少优势的:实现简单、无需修改现有的集合类、能够很快派上用场(不管使用何种方式,只要增加函数类型就需要修改集合类)。未来,还可以使用相同的 Lambda 语法创建函数引用,但其目标是今后发布的 JDK 版本。

查看英文原文:SAMbdas in Java

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