什么是语法糖?
语法糖(Syntactic Sugar) 也称糖衣语法,是英国计算机学家 Peter.J.Landin 发明的一个术语,指在计算机语言中添加的某种语法,这种语法对语言的功能并没有影响,但是更方便程序员使用。简而言之,语法糖让程序更加简洁,有更高的可读性。
有意思的是,在编程领域,除了语法糖,还有语法盐和语法糖精的说法,篇幅有限这里不做扩展了。
我们所熟知的编程语言中几乎都有语法糖。作者认为,语法糖的多少是评判一个语言够不够牛逼的标准之一。很多人说 Java 是一个“低糖语言”,其实从 Java 7 开始 Java 语言层面上一直在添加各种糖,主要是在“Project Coin”项目下研发。尽管现在 Java 有人还是认为现在的 Java 是低糖,未来还会持续向着“高糖”的方向发展
Java 中有哪些常见的语法糖?
前面提到过,语法糖的存在主要是方便开发人员使用。但其实, Java 虚拟机并不支持这些语法糖。这些语法糖在编译阶段就会被还原成简单的基础语法结构,这个过程就是解语法糖。
说到编译,大家肯定都知道,Java 语言中,javac
命令可以将后缀名为.java
的源文件编译为后缀名为.class
的可以运行于 Java 虚拟机的字节码。如果你去看com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler
的源码,你会发现在compile()
中有一个步骤就是调用desugar()
,这个方法就是负责解语法糖的实现的。
Java 中最常用的语法糖主要有泛型、变长参数、条件编译、自动拆装箱、内部类等。本文主要来分析下这些语法糖背后的原理。一步一步剥去糖衣,看看其本质。
我们这里会用到反编译,你可以通过 Decompilers online 对 Class 文件进行在线反编译。
switch 支持 String 与枚举
前面提到过,从 Java 7 开始,Java 语言中的语法糖在逐渐丰富,其中一个比较重要的就是 Java 7 中switch
开始支持String
。
在开始之前先科普下,Java 中的switch
自身原本就支持基本类型。比如int
、char
等。对于int
类型,直接进行数值的比较。对于char
类型则是比较其 ascii 码。所以,对于编译器来说,switch
中其实只能使用整型,任何类型的比较都要转换成整型。比如byte
。short
,char
(ascii 码是整型)以及int
。
那么接下来看下switch
对String
的支持,有以下代码:
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;
}
}
}
反编译后内容如下:
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;
}
}
}
看到这个代码,你知道原来 字符串的 switch 是通过equals()
和hashCode()
方法来实现的。 还好hashCode()
方法返回的是int
,而不是long
。
仔细看下可以发现,进行switch
的实际是哈希值,然后通过使用equals
方法比较进行安全检查,这个检查是必要的,因为哈希可能会发生碰撞。因此它的性能是不如使用枚举进行 switch
或者使用纯整数常量,但这也不是很差。
泛型
我们都知道,很多语言都是支持泛型的,但是很多人不知道的是,不同的编译器对于泛型的处理方式是不同的,通常情况下,一个编译器处理泛型有两种方式:Code specialization
和Code sharing
。C++和 C#是使用Code specialization
的处理机制,而 Java 使用的是Code sharing
的机制。
Code sharing 方式为每个泛型类型创建唯一的字节码表示,并且将该泛型类型的实例都映射到这个唯一的字节码表示上。将多种泛型类形实例映射到唯一的字节码表示是通过类型擦除(
type erasue
)实现的。
也就是说,对于 Java 虚拟机来说,他根本不认识Map<String, String> map
这样的语法。需要在编译阶段通过类型擦除的方式进行解语法糖。
类型擦除的主要过程如下:1.将所有的泛型参数用其最左边界(最顶级的父类型)类型替换。 2.移除所有的类型参数。
以下代码:
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("name", "hollis");
map.put("wechat", "Hollis");
map.put("blog", "www.hollischuang.com");
解语法糖之后会变成:
Map map = new HashMap();
map.put("name", "hollis");
map.put("wechat", "Hollis");
map.put("blog", "www.hollischuang.com");
以下代码:
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;
}
类型擦除后会变成:
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;
}
虚拟机中没有泛型,只有普通类和普通方法,所有泛型类的类型参数在编译时都会被擦除,泛型类并没有自己独有的Class
类对象。比如并不存在List<String>.class
或是List<Integer>.class
,而只有List.class
。
自动装箱与拆箱
自动装箱就是 Java 自动将原始类型值转换成对应的对象,比如将 int 的变量转换成 Integer 对象,这个过程叫做装箱,反之将 Integer 对象转换成 int 类型值,这个过程叫做拆箱。因为这里的装箱和拆箱是自动进行的非人为转换,所以就称作为自动装箱和拆箱。原始类型 byte, short, char, int, long, float, double 和 boolean 对应的封装类为 Byte, Short, Character, Integer, Long, Float, Double, Boolean。
先来看个自动装箱的代码:
public static void main(String[] args) {
int i = 10;
Integer n = i;
}
反编译后代码如下:
public static void main(String args[])
{
int i = 10;
Integer n = Integer.valueOf(i);
}
再来看个自动拆箱的代码:
public static void main(String[] args) {
Integer i = 10;
int n = i;
}
反编译后代码如下:
public static void main(String args[])
{
Integer i = Integer.valueOf(10);
int n = i.intValue();
}
从反编译得到内容可以看出,在装箱的时候自动调用的是Integer
的valueOf(int)
方法。而在拆箱的时候自动调用的是Integer
的intValue
方法。
所以,装箱过程是通过调用包装器的 valueOf 方法实现的,而拆箱过程是通过调用包装器的 xxxValue 方法实现的。
可变长参数
可变参数(variable arguments
)是在 Java 1.5 中引入的一个特性。它允许一个方法把任意数量的值作为参数。
看下以下可变参数代码,其中 print
方法接收可变参数:
public static void main(String[] args)
{
print("Holis", "公众号: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]);
}
}
反编译后代码:
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]);
}
从反编译后代码可以看出,可变参数在被使用的时候,他首先会创建一个数组,数组的长度就是调用该方法是传递的实参的个数,然后再把参数值全部放到这个数组当中,然后再把这个数组作为参数传递到被调用的方法中。(注:trasient
仅在修饰成员变量时有意义,此处 “修饰方法” 是由于在 javassist 中使用相同数值分别表示 trasient
以及 vararg
,见 此处。
枚举
Java SE5 提供了一种新的类型-Java 的枚举类型,关键字enum
可以将一组具名的值的有限集合创建为一种新的类型,而这些具名的值可以作为常规的程序组件使用,这是一种非常有用的功能。
要想看源码,首先得有一个类吧,那么枚举类型到底是什么类呢?是enum
吗?答案很明显不是,enum
就和class
一样,只是一个关键字,他并不是一个类,那么枚举是由什么类维护的呢,我们简单的写一个枚举:
public enum t {
SPRING,SUMMER;
}
然后我们使用反编译,看看这段代码到底是怎么实现的,反编译后代码内容如下:
通过反编译后代码我们可以看到,public final class T extends Enum
,说明,该类是继承了Enum
类的,同时final
关键字告诉我们,这个类也是不能被继承的。
当我们使用enum
来定义一个枚举类型的时候,编译器会自动帮我们创建一个final
类型的类继承Enum
类,所以枚举类型不能被继承。
内部类
内部类又称为嵌套类,可以把内部类理解为外部类的一个普通成员。
内部类之所以也是语法糖,是因为它仅仅是一个编译时的概念,outer.java
里面定义了一个内部类inner
,一旦编译成功,就会生成两个完全不同的.class
文件了,分别是outer.class
和outer$inner.class
。所以内部类的名字完全可以和它的外部类名字相同。
以上代码编译后会生成两个 class 文件:OutterClass$InnerClass.class
、OutterClass.class
。当我们尝试对OutterClass.class
文件进行反编译的时候,命令行会打印以下内容:Parsing OutterClass.class...Parsing inner class OutterClass$InnerClass.class... Generating OutterClass.jad
。他会把两个文件全部进行反编译,然后一起生成一个OutterClass.jad
文件。
文件内容如下:
public class OutterClass
{
class InnerClass
{
public String getName()
{
return name;
}
public void setName(String name)
{
this.name = name;
}
private String name;
final OutterClass this$0;
InnerClass()
{
this.this$0 = OutterClass.this;
super();
}
}
public OutterClass()
{
}
public String getUserName()
{
return userName;
}
public void setUserName(String userName){
this.userName = userName;
}
public static void main(String args1[])
{
}
private String userName;
}
条件编译
—般情况下,程序中的每一行代码都要参加编译。但有时候出于对程序代码优化的考虑,希望只对其中一部分内容进行编译,此时就需要在程序中加上条件,让编译器只对满足条件的代码进行编译,将不满足条件的代码舍弃,这就是条件编译。
如在 C 或 CPP 中,可以通过预处理语句来实现条件编译。其实在 Java 中也可实现条件编译。我们先来看一段代码:
public class ConditionalCompilation {
public static void main(String[] args) {
final boolean DEBUG = true;
if(DEBUG) {
System.out.println("Hello, DEBUG!");
}
final boolean ONLINE = false;
if(ONLINE){
System.out.println("Hello, ONLINE!");
}
}
}
反编译后代码如下:
public class ConditionalCompilation
{
public ConditionalCompilation()
{
}
public static void main(String args[])
{
boolean DEBUG = true;
System.out.println("Hello, DEBUG!");
boolean ONLINE = false;
}
}
首先,我们发现,在反编译后的代码中没有System.out.println("Hello, ONLINE!");
,这其实就是条件编译。当if(ONLINE)
为 false 的时候,编译器就没有对其内的代码进行编译。
所以,Java 语法的条件编译,是通过判断条件为常量的 if 语句实现的。其原理也是 Java 语言的语法糖。根据 if 判断条件的真假,编译器直接把分支为 false 的代码块消除。通过该方式实现的条件编译,必须在方法体内实现,而无法在整个 Java 类的结构或者类的属性上进行条件编译,这与 C/C++的条件编译相比,确实更有局限性。在 Java 语言设计之初并没有引入条件编译的功能,虽有局限,但是总比没有更强。
断言
在 Java 中,assert
关键字是从 JAVA SE 1.4 引入的,为了避免和老版本的 Java 代码中使用了assert
关键字导致错误,Java 在执行的时候默认是不启动断言检查的(这个时候,所有的断言语句都将忽略!),如果要开启断言检查,则需要用开关-enableassertions
或-ea
来开启。
看一段包含断言的代码
public class AssertTest {
public static void main(String args[]) {
int a = 1;
int b = 1;
assert a == b;
System.out.println("公众号:Hollis");
assert a != b : "Hollis";
System.out.println("博客:www.hollischuang.com");
}
}
反编译后代码如下:
public class AssertTest {
public AssertTest()
{
}
public static void main(String args[])
{
int a = 1;
int b = 1;
if(!$assertionsDisabled && a != b)
throw new AssertionError();
System.out.println("\u516C\u4F17\u53F7\uFF1AHollis");
if(!$assertionsDisabled && a == b)
{
throw new AssertionError("Hollis");
} else
{
System.out.println("\u535A\u5BA2\uFF1Awww.hollischuang.com");
return;
}
}
static final boolean $assertionsDisabled = !com/hollis/suguar/AssertTest.desiredAssertionStatus();
}
很明显,反编译之后的代码要比我们自己的代码复杂的多。所以,使用了 assert 这个语法糖我们节省了很多代码。其实断言的底层实现就是 if 语言,如果断言结果为 true,则什么都不做,程序继续执行,如果断言结果为 false,则程序抛出 AssertError 来打断程序的执行。-enableassertions
会设置$assertionsDisabled 字段的值。
数值字面量
在 java 7 中,数值字面量,不管是整数还是浮点数,都允许在数字之间插入任意多个下划线。这些下划线不会对字面量的数值产生影响,目的就是方便阅读。
比如:
public class Test {
public static void main(String... args) {
int i = 10_000;
System.out.println(i);
}
}
反编译后:
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
int i = 10000;
System.out.println(i);
}
}
反编译后就是把_
删除了。也就是说 编译器并不认识在数字字面量中的_
,需要在编译阶段把他去掉。
for-each
增强 for 循环(for-each
)相信大家都不陌生,日常开发经常会用到的,他会比 for 循环要少写很多代码,那么这个语法糖背后是如何实现的呢?
public static void main(String... args) {
String[] strs = {"Hollis", "公众号:Hollis", "博客:www.hollischuang.com"};
for (String s : strs) {
System.out.println(s);
}
List<String> strList = ImmutableList.of("Hollis", "公众号:Hollis", "博客:www.hollischuang.com");
for (String s : strList) {
System.out.println(s);
}
}
反编译后代码如下:
public static transient void main(String args[])
{
String strs[] = {
"Hollis", "\u516C\u4F17\u53F7\uFF1AHollis", "\u535A\u5BA2\uFF1Awww.hollischuang.com"
};
String args1[] = strs;
int i = args1.length;
for(int j = 0; j < i; j++)
{
String s = args1[j];
System.out.println(s);
}
List strList = ImmutableList.of("Hollis", "\u516C\u4F17\u53F7\uFF1AHollis", "\u535A\u5BA2\uFF1Awww.hollischuang.com");
String s;
for(Iterator iterator = strList.iterator(); iterator.hasNext(); System.out.println(s))
s = (String)iterator.next();
}
代码很简单,for-each 的实现原理其实就是使用了普通的 for 循环和迭代器。
标签:Java,String,int,public,语法,详解,static,class From: https://blog.csdn.net/2401_86844317/article/details/143892633