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JDK的Closure闭包详解

news 2025/7/11 12:36:28

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);}
}