Java學習(19) -- 語法糖

一、java中的語法糖原理

語法糖（Syntactic sugar），也譯爲糖衣語法，是由英國計算機科學家彼得·蘭丁發明的一個術語，指計算機語言中添加的某種語法，這種語法對語言的功能沒有影響，但是更方便程序員使用。語法糖讓程序更加簡潔，有更高的可讀性。

Java中的泛型，變長參數，自動拆箱/裝箱，條件編譯等都是

二、解語法糖

java中的語法糖只存在於編譯期, 在編譯器將 .java 源文件編譯成 .class 字節碼時, 會進行解語法糖操作, 還原最原始的基礎語法結構。這些語法糖包含條件編譯、斷言、Switch語句與枚舉及字符串結合、可變參數、自動裝箱/拆箱、枚舉、內部類、泛型擦除、增強for循環、lambda表達式、try-with-resources語句、JDK10的局部變量類型推斷等等。

三、語法糖實例

 1）switch支持String和枚舉

/**
 * 枚舉與Switch語句
 * option: --decodeenumswitch false
 */
public int switchEnumTest(EnumTest e) {
    switch (e) {
        case FOO:
            return 1;
        case BAP:
            return 2;
    }
    return 0;
}

/**
 * 枚舉, JDK1.5開始支持
 * option: --sugarenums false
 */
public enum EnumTest {
    FOO,
    BAR,
    BAP
}

 

switch支持枚舉是通過調用枚舉類默認繼承的父類Enum中的ordinal()方法來實現的, 這個方法會返回枚舉常量的序數。 

/** 
 * 字符串與Switch語句
 * 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支持字符串是通過hashCode()和equals()方法來實現的, 先通過hashCode()返回的哈希值進行switch, 然後通過equals()方法比較進行安全檢查, 調用equals()是爲了防止可能發生的哈希碰撞。

另外switch還支持byte、short、int、char這幾種基本數據類型, 其中支持char類型是通過比較它們的ascii碼(ascii碼是整型)來實現的。所以switch其實只支持一種數據類型, 也就是整型, 其他諸如String、枚舉類型都是轉換成整型之後再使用switch的。

2）泛型

/**
 * 泛型擦除
 * option: 
 */
public void genericEraseTest() {
    List<String> list =  new ArrayList<String>();
}

 在JVM中沒有泛型這一概念,  只有普通方法和普通類, 所有泛型類的泛型參數都會在編譯時期被擦除, 所以泛型類並沒有自己獨有的Class類對象比如List<Integer>.class, 而只有List.class對象。

3）自動裝箱與拆箱

/**
 * 自動裝箱/拆箱
 * option: --sugarboxing false
 */
public Double autoBoxingTest(Integer i, Double d) {
    return d + i;
}

首先我們知道, 基本類型與包裝類型在某些操作符的作用下, 包裝類型調用valueOf()方法的過程叫做裝箱, 調用xxxValue()方法的過程叫做拆箱。所以上面的結果很容易看出, 先對兩個包裝類進行拆箱, 再對運算結果進行裝箱。

4) 方法變長參數

/**
 * 可變參數
 * option: --arrayiter false
 */
public void varargsTest(String ... arr) {
    for (String s : arr) {
        System.out.println(s);
    }
}

可變參數其實就是一個不定長度的數組, 數組長度隨傳入方法的對應參數個數來決定。可變參數只能在參數列表的末位使用。

5) 枚舉

/**
 * 枚舉, JDK1.5開始支持
 * option: --sugarenums false
 */
public enum EnumTest {
    FOO,
    BAR,
    BAP
}

當我們自定義一個枚舉類型時, 編譯器會自動創建一個被final修飾的枚舉類來繼承Enum, 所以自定義枚舉類型是無法繼承和被繼承的。當枚舉類初始化時, 枚舉字段引用該枚舉類的一個靜態常量對象, 並且所有的枚舉字段都用常量數組$VALUES來存儲。values()方法內則調用Object的clone()方法, 參照$VALUES數組對象複製一個新的數組, 新數組會有所有的枚舉字段。

6) 內部類

import java.util.*;
import java.io.*;

public class CFRDecompilerDemo {

    int x = 3;

    /**
     * 內部類
     * option: --removeinnerclasssynthetics false
     */
    public void innerClassTest() {
        new InnerClass().getSum(6);
    }

    public class InnerClass {
        public int getSum(int y) {
            x += y;
            return x;
        }
    }    
}

首先我們要明確, 上述innerClassTest()方法中的this是外部類當前對象的引用, 而InnerClass類中的this則是內部類當前對象的引用。編譯過程中, 編譯器會自動在內部類定義一個外部類的常量引用this$0, 並且在內部類的構造器中初始化this$0, 當外部類訪問內部類時, 會把當前外部類的對象引用this傳給內部類的構造器用於初始化, 這樣內部類就能通過所持有的外部類的對象引用, 來訪問外部類的所有公有及私有成員。

7）條件編譯

/**
 * 條件編譯
 * option: 不需要參數
 */
public void ifCompilerTest() {
    if(false) {
        System.out.println("false if");
    }else {
        System.out.println("true else");
    }
}

很明顯, javac編譯器在編譯時期的解語法糖階段, 會將條件分支不成立的代碼進行消除。

8) 斷言

/**
 * 斷言, JDK1.4開始支持
 * option: --sugarasserts false
 */
public void assertTest(String s) {
    assert (!s.equals("Fred"));
    System.out.println(s);
}

如上, 當斷言結果爲true時, 程序繼續正常執行, 當斷言結果爲false時, 則拋出AssertionError異常來打斷程序的執行。

9)數值字面量

publicclassTest{

     publicstaticvoidmain(String... args) {

     int i = 10_000;

     System.out.println(i);

}


//反編譯後：

publicclassTest 
    publicstaticvoidmain(String[] args) {

        inti = 10000;

        System.out.println(i);

    }

}

10）for... each

/**
 * 增強for循環
 * 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);
    }
}

很明顯, 增強for循環的底層其實還是通過迭代器來實現的, 這也就解釋了爲什麼增強for循環中不能進行增刪改操作。

11) try-with-resources語句

/**
 * try-with-resources語句
 * 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、數據庫連接等資源用完後, 都是通過finally代碼塊來釋放資源。而try-with-resources語法糖則幫我們省去了釋放資源這一操作, 編譯器在解語法糖階段時會將它還原成原始的語法結構。

12)lambda表達式

/**
 * lambda表達式
 * option: --decodelambdas false
 */
public void lambdaTest() {
    String[] qingshanli = {"haha", "qingshan", "helloworld", "ceshi"};  
    List<String> list =  Arrays.asList(qingshanli);
    // 使用lambda表達式以及函數操作
    list.forEach((str) -> System.out.print(str + "; "));
    // 在JDK8中使用雙冒號操作符
    list.forEach(System.out::println);  
}

這裏筆者經驗尚淺, 關於lambda表達式的實現原理暫不做闡述, 以免誤人子弟, 歡迎有興趣的讀者在留言區一起討論。

 

在此感謝該博主的微博：https://www.cnblogs.com/qingshanli/p/9375040.html#_label4，大部分內容轉自他