深入浅出详解之常见的语法糖
- 一、🟢关于语法糖的典型解析
- 二、🟢如何解语法糖？
- 2.1🟢糖块一、switch 支持 String 与枚举
- 2.2📙糖块二、泛型
- 2.3📝糖块三、自动装箱与拆箱
- 2.4🍁糖块四、方法变长参数
- 2.5🖥️糖块五、枚举
- 2.6⛳ 糖块六、内部内
- 2.7✅糖块七、条件编译
- 2.8🎖️糖块八、断言
- 2.9😊糖块九、数值字面量
- 2.10💡糖块十、for-each
- 2.11📑糖块十一、 try-with-resource
- 2.12🟢糖块十二、Lambda表达式
- 2.12.1🟢Lambda表达式是如何实现的
- 三、✅可能遇到的坑
- 3.1✅泛型
- 3.1.1 ✅当泛型遇到重载
- 3.1.2 ✅当泛型遇到catch
- 3.1.3 ✅当泛型内包含静态变量
- 3.2 ✅自动装箱与拆箱
- 3.2.1 ✅对象相等比较
- 3.2.2 ✅增强for循环
- 四、📗总结
一、🟢关于语法糖的典型解析
语法糖(Syntactic sugar)，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。
虽然Java中有很多语法糖，但是Java虚拟机并不支持这些语法糖，所以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，这样才能被虚拟机识别，这个过程就是解语法糖.。
如果看过Java虚拟机的源码，就会发现在编译过程中有一个重要的步骤就是调用desugar()，这个方法就是负责解语法糖的实现。
常见的语法糖有 switch支持枚举及字符里、泛型、条件编译、断言、可变参数、自动装箱/拆箱、枚举、内部类增强for循环、try-with-resources语句、lambda表达式等。
二、🟢如何解语法糖？
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命今可以将后缀名为.java的源文件编译为后缀名为.class的可以运行Java虚拟机的字节码。如果你去看com.sun.tools.javac,mainJavaCompiler的源码，你会发现在compile()中有个步骤就是调用desugar()，这个方法就是负责解 语法糖 的实现的。
2.1🟢糖块一、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富，其中一个比较重要的就是Java 7中 switch 开始支持 String。
在开始coding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 asckii 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 (asckii码是型)以及 int 。
那么接下来看下 switch 对 string 得支持，有以下代码:
public class SwitchDemostring {
public static void main(stringl] args) {
String str = "world";
case "hello":
System.out.println("hello");
break;
case "world":
System.out.printn("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("hel1o"))
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。
2.2📙糖块二、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，并目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 erasure )实现的。
也就是说，对于Java虚拟机来说，他根本不认识 MapString，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.移除所有的类理参数。
看如下代码：
Map<String，String> map = new HashMap<String,String>();
map.put("name","Java");
map.put("wechat"，"Java");
map.put("blog"，"www.Java_xiaoyuan.com");
解语法糖之后会变成:
Map map = new HashMap();
map.put("name","Java");
map.put("wechat"，"Java");
map.put("blog"，"www.Java_xiaoyuan.com");
代码如下：
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(l);
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.hasMext()) {
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 。
2.3📝糖块三、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(stringli args) {
Integer i = 10;
int n = i;
}
反编译后代码如下
public static void main(String args[]) {
Integer i = Integer.value0f(1);
int n = i.intValue( );
}
队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。
2.4🍁糖块四、方法变长参数
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("Java"，"公众号:昕宝爸爸爱编程"，"博客: https://blog.csdn.net/Java_Yangxiaoyuan?spm=1000.2115.3001.5343"，"QQ: 2439667691");
}
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[] ("Java"，"\u516C\u4F17\u53F7:Java_yangxiaoyuan"，"https://blog.csdn.net/Java_Yangxiaoyuan?spm=1000.2115.3001.5343"，"QQ\uFF1A2439667691"
});
}
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。
2.5🖥️糖块五、枚举
在Java中，枚举是一种特殊的数据类型，用于表示有限的一组常量。枚举常量是在枚举类型中定义的，每人常量都是该类型的一个实例。Java中的枚举类型是一种安全而优雅的方式来表示有限的一组值。
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 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:
public final class T extends Enum {
private T(String s, int i) {
super(s, i);
}
public static T[] values() {
T at[];
int i;
T at1[];
System.arraycopy(at = ENUMSVALUES, 0, at1 = new T[i = at.length], 0, i);
return at1;
}
public static T valueOf(String s) {
return (T)Enum.valueOf(demo/T，s);
}
public static final T SPRING;
public static final T SUMMER;
private static final T ENUMSVALUES[];
//静态代码块
static {
SPRING = new T("SPRING"，0);
SUMMER = new T("SUMMER"，1);
ENUM$VALUES = (new TI] {
SPRING，SUMMER
});
}
}
通过反编译后代码我们可以看到， public final class T extends Enum，说明，该类是然承了 Enum 类的，同时 final 关键字告诉我们，这个类也是不能被继承的。
当我们使用 enum 来定义一个枚举类型的时候.编译器会自动帮我们创建一个 final 类型的类继承 Enum 类，所以枚举类型不能被继承。
2.6⛳ 糖块六、内部内
内部类又称为嵌套类，可以把内部类理解为外部类的一个普通成员。
内部类之所以也是语法糖，是因为它仅仅是一个编译时的概念， outer.java 里面定义了一个内部类 inner。
一旦编译成功，就会生成两个完全不同的 .class 文件了，分别是 outer.class 和 outer$inner.class 。
public class OutterClass {
private String userName;
public String getUserName() {
return userName ;
}
public void setUserName(String userName) {
this .userName = userName;
}
public static void main(String[] args) {
}
class InnerClass {
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this .name = name ;
}
}
}
以上代码编译后会生成两个class文件: outterClass$InnerClass.class、OutterClass.class 。
当我们尝试对 outterClass.class 文件进行反编译的时候，命今行会打印以下内容:
Parsing 0utterClass.class…Parsing inner class outterClass$InnerClass.class… Generating 0utterClass.jad 。
他会两个文件全部进行反编译，然后 起生成一个 utterclass.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$0 = OutterClass.this;
super();
}
}
public OutterClass() {}
public String getUserName( ) {
return userName;
}
public void setUserName(String userName) {
this .userName = userName;
}
public static void main(String args1[]) {}
private String userName ;
}
2.7✅糖块七、条件编译
解析：
一般情况下，程序中的每一行代码都要参加编译。但有时候出于对程序代码优化的考虑，希望只对其中一部分内容进行编译，此时就需要在程序中加上条件，让编译器只对满足条件的代码进行编译，将不满足条件的代码舍弃，这就是条件编译。
如在C或CPP中，可以通过预处理语句来实现条件编译。其实在Java中也可实现条件编译。我们先来看一段代码:
public class ConditionalCompilation {
public static void main(String[] args) {
final boolean DEBUG = true;
if(DEBUG)
System.out.println("Hello，DEBUG!");
final boolean ONLINE = false;
if (ONLINE)
System.out.printIn("Hello，ONLINE!");
}
}
反编译后代码如下:
public class ConditionalCompilation {
public ConditionalCompilation() {}
public static void main(String args[]) {
boolean DEBUG = true;
System.out.println("Hello，DEBUG!");
boolean ONLINE = false;
}
}
首先，我们发现，在反编译后的代码中没有 System.out.println(“Hello，ONLINE!”);，这其实就是条件编译。当 if(ONLINE) 为false的时候，编译器就没有对其内的代码进行编译。
所以，Java语法的条件编译，是通过判断条件为常量的i语句实现的。其原理也是Java语言的语法糖。根据if判断条件的真假，编译器直接把分支为false的代码块消除。通过该方式实现的条件编译，必须在方法体内实现，而无法在正整个Java类的结构或者类的属性上进行条件编译，这与C/C++的条件编译相比，确实更有局限性。在Java语言设计之初并没有引入条件编译的功能，虽有局限，但是总比没有更强。
2.8🎖️糖块八、断言
在Java中， assert 关键字是从AVA SE 1.4引入的，为了避免和老版本的Java代码中使用了 assert 关键字导致错误，Java在执行的时候默认是不启动断言检查的 (这个时候，所有的断言语句都将忽略!)，如果要开启断言检查，则需要用开关 -enableassertions 或-ea 来开启。
看一段包含断言的代码：
public class AssertTest {
public static void main(String args[]) {
int a = 1;
int b = 1;
assert a == b;
System.out.println("公众号: Java");
assert a != b :"Java";
System.out.printIn("博客: https://blog.csdn.net/Java_Yangxiaoyuan");
}
}
反编译之后：
public class AssertTest {
public AssertTest() {}
public static void main(String args[]) {
int a = 1;
int b = 1;
if(!$assertionsDisabled && a != b)
throw new AssertionError();
System.out.println(" u516C u4F17\u53F7\UFF1AJava");
if(!$assertionsDisabled && a == b){
throw new AssertionError("Hollis");
}else{
System.out.println(" u535A\u5BA2\UFF1Ahttps://blog.csdn.net/Java_Yangxiaoyuan");
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SassertionsDisabled字段的值。
2.9😊糖块九、数值字面量
在iava 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人下划线。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值字面量中的 _ ,需要在编译阶段把它去掉。
2.10💡糖块十、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("Java","公众号: Java","博客: https://blog.csdn.net/Java_Yangxiaoyuan");
for (String s : strList) {
System.out.println(s);
}
}
反编译之后：
public static transient void main(String args[]) {
String strs[] = {
"Java"，"\u516C\u4F17\u53F7:Java_yangxiaoyuan"，"https://blog.csdn.net/Java_Yangxiaoyuan?spm=1000.2115.3001.5343"，"QQ\uFF1A2439667691"
};
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("Java"，"\u516C\u4F17\u53F7:Java_yangxiaoyuan"，"https://blog.csdn.net/Java_Yangxiaoyuan?spm=1000.2115.3001.5343"，"QQ\uFF1A2439667691");
String s;
for(Iterator iterator = strlist.iterator(); iterator.haslext(); 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。
2.11📑糖块十一、 try-with-resource
Java里，对于文件操作作l0流、数据库连接等开销非常昂贵的资源，用完之后必须及时通过close方法将其关闭，否则资源会一直处于打开状态，可能会导致内存泄露等问题。
关闭资源的常用方式就是在 finally 块里是释放，即调用 close 方法。比如，我们经常会写这样的代码:
public static void main(Stringl] args) {
BufferedReader br = nul1;
try {
String line;
br = new BufferedReader(new FileReader("d: hollischuang.xml"));
while ((line = br.readLine()) != nul1) {
System.out.println(line);
}
}catch (IOException e) {
// handle exception
} finally {
try {
if (br != nul1) {
br.close();
}
}catch (IOException ex) {
// handle exception
}
}
}
从Java 7开始,jdk提供了一种更好的方式关闭资源，使用 try-with-resources 语句，改写一下上面的代码效果如下:
public static void main(String... args) {
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("d: ) hollischuang.xml"))) {
String line;
while ((line = br .readLine( )) != nul1) {
System.out.println(line);
}
} catch (IOException e) {
// handle exception
}
}
看，这简直是一大福音啊，虽然我之前一般使用 IOUtils 去关闭流，并不会使用在 finally 中写很多代码的方式，但是这种新的语法糖看上去好像优雅很多呢。看下他的背后:
public static transient void main(String args[]) {
BufferedReader br;
Throwable throwable;
br = new BufferedReader(new FileReader("d: xiaoyuan.xml"));
throwable = null;
String line;
try {
while((line = br.readline()) != null);
System.out.println(line);
} catch(Throwable throwable2) {
throwable = throwable2 ;
throw throwable2;
}
if(br != null) {
if(throwable != nul1) {
try {
br.close();
} catch(Throwable throwable1) {
throwable.addSuppressed(throwable1);
}
}
else {
br.close();
}
break MISSING_BLOCK_LABEL_113;
Exception exception;
exception;
if(br != null)
if(throwable != null)
try {
br.close();
} catch(Throwable throwable3) {
throwable.addSuppressed(throwable3);
}
else
br.close();
throw exception;
IOException ioexception;
ioexception;
}
}
其实背后的原理也很简单，那些我们没有做的关闭资源的操作，编译器都帮我们做了。所以，再次印证了，语法糖的作用就是方便程序员的使用，但最终还是要转成编译器认识的语言。
2.12🟢糖块十二、Lambda表达式
2.12.1🟢Lambda表达式是如何实现的
关于lambda表达式，有人可能会有质疑，因为网上有人说他并不是语法糖。其实我想纠正下这个说法。
Labmda表达式不是匿名内部类的语法糖，但是他也是一个语法糖。实现方式其实是依赖了几个JVM底层提供的lambda相关api。
先来看一个简单的lanbda表达式。遍历一个List：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class LambdaComplexExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个List集合
List<String> list = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry", "Date", "Elderberry");
// 使用Lambda表达式和Stream API处理集合
List<String> filteredList = list.stream()
.filter(s -> s.startsWith("A")) // 过滤以"A"开头的元素
.map(String::toUpperCase) // 将元素转换为大写
.collect(Collectors.toList()); // 收集结果到新的List集合
// 输出结果
filteredList.forEach(System.out::println);
}
}
使用Stream API来处理集合。首先，我们使用filter方法来过滤出所有以"A"开头的元素。然后，我们使用map方法将每个元素转换为大写形式。最后，我们使用collect方法将结果收集到一个新的List集合中。在最后，我们使用forEach方法来打印出结果集中的每个元素。
总结，Lambda 表达式的实现其实是依赖了一些底层的API，在编译阶段，编译器会把Lambda表达式进行解糖，转换成调用内部api的方式。
三、✅可能遇到的坑
3.1✅泛型
3.1.1 ✅当泛型遇到重载
public class GenericTypes {
public static void method(List<String> ist) {
System.out.println("invoke method(List<String> list)");
}
public static void method(List<Integer> list) {
System.out.println("invoke method(List<Integer> list)");
}
}
上面这段代码，有两个重载的函数，因为他们的参数类型不同，一个是List< String> 另一个是List< lnteger>但是，这段代码是编译通不过的。因为我们前面讲过，参数List< String>和List< lnteger>编译之后都被擦除了变成了一样的原生类型List，擦除动作导致这两个方法的特征签名变得一模一样。
3.1.2 ✅当泛型遇到catch
泛型的类型参数不能用在Java是常外理的catch语句中。因为是学外理是电JVM在运行时刻来进行的。由于类型信息被擦除,JVM是无法区分两个异常类型 MyException< String>和 MyException< Integer>的
3.1.3 ✅当泛型内包含静态变量
public class StaticTest {
public static void main(stringl] args) {
GT<Integer> gti = new GT<Integer>();
gti.var=1;
GT<String> gts = new GT<String>();
gts.var=2;
System.out.println(gti.var);
}
}
class GT<T> {
public static int var=0;
public void nothing(T x){
}
}
以上代码输出结果为: 2! 由于经过类型擦除，所有的泛型类实例都关联到同一份字节码上，泛型类的所有静态变量是共享的。
3.2 ✅自动装箱与拆箱
3.2.1 ✅对象相等比较
public static void main(string[] args) {
Integer a = 1000;
Integer b = 1000;
Integer c = 100;
Integer d = 100;
System.out.println("a == b is " + (a == b));
System.out.println(("c == d is " + (c == d)));
}
输出结果：
在Java 5中，在Integer的操作上引入了一个新功能来节省内存和提高性能。整型对象通过使用相同的对象引用实现了缓存和重用。
适用于整数值区间-128至+127.
只适用于自动装箱。使用构造函数创建对象不适用。
3.2.2 ✅增强for循环
ConcurrentModificationException
for (Student stu : students) {
if (stu.getId() == 2)
students.remove( stu) ;
}
会抛出 ConcurrentModificationException 异常。
lterator是工作在一个独立的线程中，并且拥有一个 mutex 锁。lterator被创建之后会建立一个指向原来对象的单链索引表，当原来的对象数量发生变化时，这个索引表的内容不会同步改变，所以当索引指针往后移动的时候就找不到要跌代的对象，所以按照 fail-fast 原则 lterator 会马上抛出java.util.ConcurrentModificationException 异常。
所以 Iterator 在工作的时候是不允许被跌代的对象被改变的。但你可以使用 iterator 本身的方法 remove()来删除对象，Iterator.remove() 方法会在删除当前迭代对象的同时维护索引的一致性。
四、📗总结
本博文介绍了12种Java中常用的语法糖。所冒语法糖就是提供给开发人员便于开发的一种语法而已。但是这种语法只有开发人员认识。要想被执行，需要进行解糖，即转成JVM认识的语法。当我们把语法糖解糖之后，你就会发现其实我们日常使用的这些方便的语法，其实都是一些其他更简单的语法构成的。
有了这些语法糖，我们在日常开发的时候可以大大提升效率，但是同时也要避免过渡使用。使用之前最好了解下原理，避免掉坑。
