Java 8 Lambda限制：闭包
leoleo
8年前
<p>假设我们想创建一个简单的线程，只在控制台上打印一些东西：</p> <pre> <code class="language-java">int answer = 42; Thread t = new Thread( () -> System.out.println("The answer is: " + answer) ); </code></pre> <p>如果我们想在线程里面修改answer的值怎么办？</p> <p>在本文中，我想回答这个问题，讨论Java lambda表达式的限制和沿途的后果。</p> <p>简单的答案是Java实现闭包，但是当我们将它们与其他语言进行比较时会有限制。另一方面，这些限制可以被认为是可忽略的。</p> <p>为了支持这种说法，我将展示闭包在JavaScript这一著名语言中起着至关重要的作用。</p> <h2>Java 8 Lambda表达式从哪里来？</h2> <p>在过去，实现上述示例的紧凑方法是创建一个新的Runnable匿名类的实例，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">int answer = 42; Thread t = new Thread(new Runnable() { public void run() { System.out.println("The answer is: " + answer); } }); </code></pre> <p>从Java 8开始，上一个例子可以使用lambda表达式编写。</p> <p>现在，我们都知道Java 8 lambda表达式不仅仅是为了降低代码的冗长性，他们还有很多其他的新功能。此外，在匿名类和lambda表达式的实现之间存在差异。</p> <p>但是，主要的一点我想在此强调的是，考虑到他们在封闭范围如何交互，我们可以认为它们只是一种创建匿名类接口的紧凑方式，比如 Runnable ， Callable ， Function ， Predicate ，等。实际上，lambda表达式和它的封闭范围之间的相互作用保持完全相同（即this 关键字语义上的差异 ）。</p> <h2>Java 8 Lambda限制</h2> <p>Java中的lambda表达式（以及匿名类）只能访问封闭范围的最终（或实际上最终）变量。</p> <p>例如，考虑以下示例：</p> <pre> <code class="language-java">void fn() { int myVar = 42; SupplierlambdaFun = () -> myVar; // error myVar++; System.out.println(lambdaFun.get()); } </code></pre> <p>这不会编译，因为增量myVar阻止它是实际上最终变量。</p> <h2>JavaScript及其功能</h2> <p>JavaScript中的函数和lambda表达式使用闭包的概念：</p> <p>“闭包是一种特殊类型的对象，它结合了两个东西：一个函数，以及创建该函数的环境。环境包括在创建闭包时在范围内的任何局部变量” – MDN</p> <p>事实上，前面的例子在JavaScript中工作得很好。</p> <pre> <code class="language-java">function fn() { // the enclosing scope var myVar = 42; var lambdaFun = () => myVar; myVar++; console.log(lambdaFun()); // it prints 43 } </code></pre> <p>此示例中的lambda函数使用的已更改值的myVar。</p> <p>实际上，在JavaScript中，一个新函数维护一个指向它所定义的封闭范围的指针。这个基本机制允许创建闭包，这保存了自由变量的存储位置 – 这些可以由函数本身以及其他函数修改。</p> <h2>Java创建闭包？</h2> <p>Java只保存自由变量的值，让它们在lambda表达式中使用。即使有一个增量myVar，lambda函数仍然会返回42.编译器避免了那些不相干的情况的创建，限制可以在lambda表达式（和匿名类）内部使用的变量的类型只有最终的和实际上最终的。</p> <p>尽管有这个限制，我们可以使用Java 8实现闭包。事实上，闭包更多的是理论上的理解，只捕获自由变量的价值。在纯函数语言中，这应该是唯一允许的，保持引用透明度属性。</p> <p>后来，一些功能语言以及诸如Javascript之类的语言引入了捕获自由变量的存储位置的可能性。这允许引入副作用的可能性。</p> <p>所以，我们可以说，使用JavaScript的闭包，我们可以做更多。但是，这些副作用如何真正帮助JavaScript？他们真的很重要吗？</p> <h2>副作用和JavaScript</h2> <p>为了更好地理解闭包的概念，现在考虑下面的JavaScript代码（forgive在JavaScript中，这可以以非常紧凑的方式完成，但我想它看起来像Java并进行比较）：</p> <pre> <code class="language-java">function createCounter(initValue) { // the enclosing scope var count = initValue; var map = new Map(); map.set('val', () => count); map.set('inc', () => count++); return map; } v = createCounter(42); v.get('val')(); // returns 42 v.get('inc')(); // returns 42 v.get('val')(); // returns 43 </code></pre> <p>每次 createCounter 调用时，它都会创建一个具有两个新lambda函数的映射，它们分别返回和递增在封闭范围中定义的变量值。</p> <p>换句话说，第一个函数具有改变另一个函数的结果的副作用。</p> <p>这里要注意的一个重要事实是，它createCounter的作用域在它的终止之后仍然存在，并且同时被两个lambda函数使用。</p> <h2>副作用和Java</h2> <p>现在让我们尝试在Java中做同样的事情：</p> <pre> <code class="language-java">public static Map<String, Supplier> createCounter(int initValue) { // the enclosing scope int count = initValue; Map<String, Supplier> map = new HashMap<>(); map.put("val", () -> count); map.put("inc", () -> count++); return map; } </code></pre> <p>此代码不会编译，因为第二个lambda函数试图更改变量count。</p> <p>Java将函数变量（例如count）存储在堆栈中; 那些被删除与终止createCounter。创建的lambdas使用的复制版本count。如果编译器允许第二个lambda改变它的复制版本count ，那将是很混乱。</p> <h2>Java闭包使用可变对象</h2> <p>正如我们所看到的，使用的变量的值被复制到lambda表达式（或匿名类）。但是，如果我们使用对象呢？在这种情况下，只有引用将被复制，我们可以看看有点不同的东西。</p> <p>我们几乎可以用以下方式模拟JavaScript的闭包的行为：</p> <pre> <code class="language-java">private static class MyClosure { public int value; public MyClosure(int initValue) { this.value = initValue; } } public static Map<String, Supplier> createCounter(int initValue) { MyClosureclosure = new MyClosure(initValue); Map<String, Supplier> counter = new HashMap<>(); counter.put("val", () -> closure.value); counter.put("inc", () -> closure.value++); return counter; } Supplier[] v = createCounter(42); v.get("val").get(); // returns 42 v.get("inc").get(); // returns 42 v.get("val").get(); // returns 43 </code></pre> <p>事实上，这不是真正有用的东西，它真的是不太优雅。</p> <h2>闭包作为创建对象的机制</h2> <p>JavaScript使用闭包作为创建“类”实例：对象的基本机制。这就是为什么在JavaScript中，类似的函数MyCounter称为“构造函数”。</p> <p>相反，Java已经有类，我们可以以更优雅的方式创建对象。</p> <p>在前面的例子中，我们不需要一个闭包。“工厂函数”本质上是一个类定义的奇怪的例子。在Java中，我们可以简单地定义一个类，如下所示：</p> <pre> <code class="language-java">class MyJavaCounter { private int value; public MyJavaCounter(int initValue) { this.value = initValue; } public int increment() { return value++; } public int get() { return value; } } MyJavaCounter v = new MyJavaCounter(42); System.out.println(v.get()); // returns 42 System.out.println(v.increment()); // returns 42 System.out.println(v.get()); // returns 43 </code></pre> <h2>修改自由变量是一个坏习惯</h2> <p>修改自由变量（即在lambda函数之外定义的任何对象）的Lambda函数可能会产生混淆。其他功能的副作用可能会导致不必要的错误。</p> <p>这是典型的老年语言的开发人员不明白为什么JavaScript产生随机的莫名其妙的行为。 在功能语言中，它通常是有限的，而当它不是，则不鼓励。</p> <p>考虑你正在使用并行范例，例如在Spark中：</p> <pre> <code class="language-java">int counter = 0; JavaRDDrdd = sc.parallelize(data); rdd.foreach(x -> counter += x); // Don't do this!! </code></pre> <h2>结论</h2> <p>我们已经看到了一个非常简要的Java 8 lambda表达式。我们专注于匿名类和lambda表达式之间的区别。之后，我们更好地看到了闭包的概念，看看它们是如何在JavaScript中实现的。此外，我们看到JavaScript的闭包不能直接在Java 8中使用，以及如何通过对象引用来模拟它。</p> <p>我们还发现，当我们将它们与JavaScript之类的语言进行比较时，Java对闭包的支持有限。</p> <p>然而，我们看到这些限制并不真正重要。事实上，闭包在JavaScript中被用作定义类和创建对象的基本机制，我们都知道它不是Java问题。</p> <p> </p> <p> </p> <p>来自：https://blog.maxleap.cn/archives/1297</p> <p> </p>