JVM_10 类加载与字节码技术(编译期处理——语法糖)
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JVM_10 类加载与字节码技术(编译期处理——语法糖)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
编译期处理
- 所谓的语法糖 ，其实就是指 java 编译器把
*.java源码编译为*.class字节码的过程中，自动生成 和转换的一些代码，主要是为了减轻程序员的负担，算是 java 编译器给我们的一个额外福利（给糖吃嘛） - 注意，以下代码的分析，借助了 javap 工具，idea 的反编译功能，idea 插件 jclasslib 等工具。另外， 编译器转换的结果直接就是 class 字节码，只是为了便于阅读，给出了几乎等价的 java 源码方式，并不是编译器还会转换出中间的 java 源码，切记。
1. 默认构造器
public class Candy1 {
}
编译成class后的代码：
public class Candy1 {
// 这个无参构造是编译器帮助我们加上的
public Candy1() {
// 即调用父类 Object 的无参构造方法，即调用java/lang/Object."<init>":()V
super();
}
}
2. 自动拆装箱
这个特性是 JDK 5 开始加入的， 代码片段1 ：
public class Candy2 {
public static void main(String[] args) {
Integer x = 1;
int y = x;
}
}
这段代码在 JDK 5 之前是无法编译通过的，必须改写为代码片段2 :
public class Candy2 {
public static void main(String[] args) {
// 由基本类型获取包装类型
Integer x = Integer.valueOf(1);
// 由包装类型获取基本类型
int y = x.intValue();
}
}
显然之前版本的代码太麻烦了，需要在基本类型和包装类型之间来回转换（尤其是集合类中操作的都是 包装类型），因此这些转换的事情在 JDK 5 以后都由编译器在编译阶段完成。即 代码片段1 都会在编 译阶段被转换为 代码片段2。
3. 泛型集合取值
泛型也是在 JDK 5 开始加入的特性，但 java 在编译泛型代码后会执行 泛型擦除 的动作，即泛型信息 在编译为字节码之后就丢失了，实际的类型都当做了 Object 类型来处理：
public class Candy3 {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(10); // 实际调用的是 List.add(Object e)
Integer x = list.get(0); // 实际调用的是 Object obj = List.get(int index);
}
}
所以在取值时，编译器真正生成的字节码中，还要额外做一个类型转换的操作：
// 需要将 Object 转为 Integer
Integer x = (Integer)list.get(0);
如果前面的 x 变量类型修改为 int 基本类型那么最终生成的字节码是：
// 需要将 Object 转为 Integer, 并执行拆箱操作
int x = ((Integer)list.get(0)).intValue();
还好这些麻烦事都不用自己做！
擦除的是字节码上的泛型信息，可以看到 LocalVariableTypeTable 仍然保留了方法参数泛型的信息
public cn.itcast.jvm.t3.candy.Candy3();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 6: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Lcn/itcast/jvm/t3/candy/Candy3;
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=3, args_size=1
0: new #2 // class java/util/ArrayList
3: dup
4: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: bipush 10
11: invokestatic #4 // Method
java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
14: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod
java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
19: pop
20: aload_1
21: iconst_0
22: invokeinterface #6, 2 // InterfaceMethod
java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;
27: checkcast #7 // class java/lang/Integer
30: astore_2
31: return
LineNumberTable:
line 8: 0
line 9: 8
line 10: 20
line 11: 31
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 32 0 args [Ljava/lang/String;
8 24 1 list Ljava/util/List;
LocalVariableTypeTable:
Start Length Slot Name Signature
8 24 1 list Ljava/util/List<Ljava/lang/Integer;>;
使用反射，仍然能够获得这些信息：
public Set<Integer> test(List<String> list, Map<Integer, Object> map) {
}
Method test = Candy3.class.getMethod("test", List.class, Map.class);
Type[] types = test.getGenericParameterTypes();
for (Type type : types) {
if (type instanceof ParameterizedType) {
ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type;
System.out.println("原始类型 - " + parameterizedType.getRawType());
Type[] arguments = parameterizedType.getActualTypeArguments();
for (int i = 0; i < arguments.length; i++) {
System.out.printf("泛型参数[%d] - %s\\n", i, arguments[i]);
}
}
}
输出：
原始类型 - interface java.util.List
泛型参数[0] - class java.lang.String
原始类型 - interface java.util.Map
泛型参数[0] - class java.lang.Integer
泛型参数[1] - class java.lang.Object
4. 可变参数
可变参数也是 JDK 5 开始加入的新特性： 例如：
public class Candy4 {
public static void foo(String... args) {
String[] array = args; // 直接赋值
System.out.println(array);
}
public static void main(String[] args) {
foo("hello", "world");
}
}
可变参数 String... args 其实是一个 String[] args ，从代码中的赋值语句中就可以看出来。 同 样 java 编译器会在编译期间将上述代码变换为：
public class Candy4 {
public static void foo(String[] args) {
String[] array = args; // 直接赋值
System.out.println(array);
}
public static void main(String[] args) {
foo(new String[]{"hello", "world"});
}
}
注意：如果调用了 foo() 则等价代码为foo(new String[]{}) ，创建了一个空的数组，而不会 传递 null 进去!
5. foreach循环
仍是 JDK 5 开始引入的语法糖，数组的循环：
public class Candy5_1 {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; // 数组赋初值的简化写法也是语法糖哦
for (int e : array) {
System.out.println(e);
}
}
}
会被编译器转换为：
public class Candy5_1 {
public Candy5_1() {
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
for(int i = 0; i < array.length; ++i) {
int e = array[i];
System.out.println(e);
}
}
}
而集合的循环：
public class Candy5_2 {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
for (Integer i : list) {
System.out.println(i);
}
}
}
实际被编译器转换为对迭代器的调用：
public class Candy5_2 {
public Candy5_2() {
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Iterator iter = list.iterator();
while(iter.hasNext()) {
Integer e = (Integer)iter.next();
System.out.println(e);
}
}
}
注意：foreach 循环写法，能够配合数组，以及所有实现了 Iterable 接口的集合类一起使用，其 中 Iterable 用来获取集合的迭代器（ Iterator ）!
6. switch字符串
从 JDK 7 开始，switch 可以作用于字符串和枚举类，这个功能其实也是语法糖，例如：
public class Candy6_1 {
public static void choose(String str) {
switch (str) {
case "hello": {
System.out.println("h");
break;
}
case "world": {
System.out.println("w");
break;
}
}
}
}
注意：switch 配合 String 和枚举使用时，变量不能为null，原因分析完语法糖转换后的代码应当自然清楚!
上面代码会被编译器转换为：
public class Candy6_1 {
public Candy6_1() {
}
public static void choose(String str) {
byte x = -1;
switch(str.hashCode()) {
case 99162322: // hello 的 hashCode
if (str.equals("hello")) {
x = 0;
}
break;
case 113318802: // world 的 hashCode
if (str.equals("world")) {
x = 1;
}
}
switch(x) {
case 0:
System.out.println("h");
break;
case 1:
System.out.println("w");
}
}
}
-
可以看到，执行了两遍 switch，第一遍是根据字符串的 hashCode 和 equals 将字符串的转换为相应 byte 类型，第二遍才是利用 byte 执行进行比较。
-
为什么第一遍时必须既比较 hashCode，又利用 equals 比较呢？
- hashCode 是为了提高效率，减少可能的比较；而 equals 是为了防止 hashCode 冲突，例如 BM 和 C. 这两个字符串的hashCode值都是 2123 ，如果有如下代码：
public class Candy6_2 {
public static void choose(String str) {
switch (str) {
case "BM": {
System.out.println("h");
break;
}
case "C.": {
System.out.println("w");
break;
}
}
}
}
会被编译器转换为：
public class Candy6_2 {
public Candy6_2() {
}
public static void choose(String str) {
byte x = -1;
switch(str.hashCode()) {
case 2123: // hashCode 值可能相同，需要进一步用 equals 比较
if (str.equals("C.")) {
x = 1;
} else if (str.equals("BM")) {
x = 0;
}
default:
switch(x) {
case 0:
System.out.println("h");
break;
case 1:
System.out.println("w");
}
}
}
}
7. switch枚举
switch 枚举的例子，原始代码：
enum Sex {
MALE, FEMALE
}
public class Candy7 {
public static void foo(Sex sex) {
switch (sex) {
case MALE:
System.out.println("男"); break;
case FEMALE:
System.out.println("女"); break;
}
}
}
转换后代码：
public class Candy7 {
/**
* 定义一个合成类（仅 jvm 使用，对我们不可见）
* 用来映射枚举的 ordinal 与数组元素的关系
* 枚举的 ordinal 表示枚举对象的序号，从 0 开始
* 即 MALE 的 ordinal()=0，FEMALE 的 ordinal()=1
*/
static class $MAP {
// 数组大小即为枚举元素个数，里面存储case用来对比的数字
static int[] map = new int[2];
static {
map[Sex.MALE.ordinal()] = 1;
map[Sex.FEMALE.ordinal()] = 2;
}
}
public static void foo(Sex sex) {
int x = $MAP.map[sex.ordinal()];
switch (x) {
case 1:
System.out.println("男");
break;
case 2:
System.out.println("女");
break;
}
}
}
8. 枚举类
JDK 7 新增了枚举类，以前面的性别枚举为例：
enum Sex {
MALE, FEMALE
}
转换后代码：
public final class Sex extends Enum<Sex> {
public static final Sex MALE;
public static final Sex FEMALE;
private static final Sex[] $VALUES;
static {
MALE = new Sex("MALE", 0);
FEMALE = new Sex("FEMALE", 1);
$VALUES = new Sex[]{MALE, FEMALE};
}
private Sex(String name, int ordinal) {
super(name, ordinal);
}
public static Sex[] values() {
return $VALUES.clone();
}
public static Sex valueOf(String name) {
return Enum.valueOf(Sex.class, name);
}
}
9. try-with-resources
JDK 7 开始新增了对需要关闭的资源处理的特殊语法 try-with-resources：
try(资源变量 = 创建资源对象){
} catch( ) {
}
其中资源对象需要实现 AutoCloseable 接口，例如 InputStream 、 O
以上是关于JVM_10 类加载与字节码技术(编译期处理——语法糖)的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章