JDK的Closure闭包详解
闭包(Closure)是函数式编程中的一个重要概念,在Java 8中通过Lambda表达式和函数式接口得到了支持。虽然Java官方文档中并不直接使用"闭包"这一术语,但Lambda表达式的行为本质上实现了闭包的功能。
什么是闭包
闭包是指一个函数(或方法)能够访问并记住其词法作用域(lexical scope)中的变量,即使该函数在其原始作用域之外执行。
Java中的闭包通过Lambda表达式和匿名内部类实现,具有以下特点:
- 可以捕获外部作用域的变量
- 保持这些变量的生命周期
- 即使外部方法执行完毕,闭包仍可访问这些变量
Java中的闭包实现
Lambda表达式作为闭包
public class ClosureDemo {public static void main(String[] args) {int a = 10;// Lambda表达式捕获了外部变量aFunction<Integer, Integer> closure = i -> a + i;System.out.println(closure.apply(20)); // 输出30// 即使a超出作用域,闭包仍可访问它们// 因为闭包"记住"了这些变量System.out.println(f(closure)); // 输出110}public static int f(Function<Integer, Integer> closure){// 这里虽然只有100,但是仍然能访问到a这个参数return closure.apply(100);}
}
匿名内部类作为闭包
public class AnonymousClassClosure {public static void main(String[] args) {final String message = "Hello, ";Runnable runnable = new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 访问外部final变量System.out.println(message + "World!");}};new Thread(runnable).start();}
}
Java闭包的关键特性
变量捕获规则
-
局部变量:Lambda表达式或匿名内部类只能捕获final或等效final(effectively final)的局部变量
-
实例变量和静态变量:可以自由访问和修改,不需要是final
闭包中的this关键字
在Lambda表达式中,this关键字指的是包含Lambda表达式的方法所在类的实例,而不是Lambda表达式本身。
public class ThisInClosure {private String name = "Outer";public void test() {String name = "Inner";Runnable r = () -> {System.out.println(this.name); // 输出"Outer"System.out.println(name); // 输出"Inner"};new Thread(r).start();}
}
Java闭包的限制
- 变量必须是final或等效final:Lambda表达式只能捕获不会改变的局部变量
- 性能考虑:每次捕获变量都会创建一个新对象,可能影响性能
- 内存泄漏风险:闭包可能意外延长对象的生命周期
Lambda表达式实现闭包的内部原理
还是以ClosureDemo为例,添加jvm参数,重新运行,打印lambda运行过程中jvm动态生成的类:
-Djdk.invoke.LambdaMetafactory.dumpProxyClassFiles
如下:
final class ClosureDemo$$Lambda implements Function {private final int arg$1;private ClosureDemo$$Lambda(int var1) {this.arg$1 = var1;}public Object apply(Object var1) {return ClosureDemo.lambda$main$0(this.arg$1, (Integer)var1);}
}
这就看的很清楚了,lambda表达式捕获的变量会作为运行时动态生成的类的成员变量记录下来,因此当lambda表达式运行的时候就可以访问被捕获的变量了。