Lambda 表达式和变量捕获

Posted 2023-04-18

【中文标题】Lambda 表达式和变量捕获

【英文标题】：Lambda Expression and Variable Capture

【发布时间】：2015-11-23 05:07:24

【问题描述】：

请向我解释 lambda 表达式如何使用和修改其封闭类的实例变量，但只能使用其封闭范围的局部变量。 （除非它是最终的或有效的最终？）

我的基本问题是如何在 lambda 中修改类的实例变量，而在作用域的上下文中，局部变量则不能。

【问题讨论】：

由于 lambda 实际上是一个匿名的内部类，这可能与 Why are only final variables accessible in anonymous class? 重复

这适用于 Java 8，但据我所知并没有具体说明，因此可能会在 Java 的未来版本中进行更改。

仅捕获this。所有对 lambda 体内实例变量的访问都是通过 this.field 完成的，因此您也可以对其进行写入。

@Alex - 我认为它是指定的，将来不会改变。见these comments。

@bayou.io - 虽然我很确定我之前读过一篇博文或其他内容，其中指出 Lambda 目前已编译为匿名内部类，但出于性能原因，这种情况是否会发生变化未来，我找不到这篇文章。所以也许你是对的 - 即使没有指定，目前它实际上是一样的。

【参考方案1】：

首先，我们可以看一下JLS，它声明如下：

在 lambda 表达式中使用但未声明的任何局部变量、形式参数或异常参数必须声明为 final 或有效地为 final（第 4.12.4 节），否则在尝试使用时会发生编译时错误。

在 lambda 主体中使用但未声明的任何局部变量必须在 lambda 主体之前明确分配（第 16 节（定义分配）），否则会发生编译时错误。

变量使用的类似规则适用于内部类的主体（第 8.1.3 节）。对有效最终变量的限制禁止访问动态变化的局部变量，这些变量的捕获可能会引入并发问题。相比最终的限制，减少了程序员的文书负担。

对有效最终变量的限制包括标准循环变量，但不包括增强型 for 循环变量，这些变量在循环的每次迭代中都被视为不同的变量（第 14.14.2 节）。

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为了更好地理解它，看看这个示例类：

public class LambdaTest 

    public static void main(String[] args) 
        LambdaTest test = new LambdaTest();
        test.returnConsumer().accept("Hello");
        test.returnConsumerWithInstanceVariable().accept("Hello");
        test.returnConsumerWithLocalFinalVariable().accept("Hello");
    

    String string = " world!";

    Consumer<String> returnConsumer() 
        return ((s) -> System.out.println(s););
    

    Consumer<String> returnConsumerWithInstanceVariable() 
        return ((s) -> System.out.println(s + string););
    

    Consumer<String> returnConsumerWithLocalFinalVariable() 
        final String foo = " you there!";
        return ((s) -> System.out.println(s + foo););
    

main 的输出是

Hello
Hello world!
Hello you there!

这是因为在这里返回一个 lambda 与使用 new Consumer<String>() ... 创建一个新的匿名类非常相似。你的 lambda - Consumer<String> 的一个实例引用了它在其中创建的类。你可以重写 returnConsumerWithInstanceVariable() 以使用 System.out.println(s + LambdaTest.this.string)，这将完全一样。这就是允许您访问（和修改）实例变量的原因。

如果您的方法中有一个（有效的）最终局部变量，您可以访问它，因为它会被复制到您的 lambda 实例中。

但是，如果它不是最终的，你认为在以下情况下应该发生什么：

Consumer<String> returnConsumerBad() 
    String foo = " you there!";
    Consumer<String> results = ((s) -> System.out.println(s + foo););
    foo = " to all of you!";
    return results;

是否应该将值复制到您的实例，但在更新局部变量时不会更新？这可能会引起混淆，因为我认为许多程序员会期望 foo 在返回此 lambda 后具有“对所有人”的新值。

如果你有一个原始值，它会放在堆栈上。所以你不能简单地引用局部变量，因为它可能会在你的方法结束后消失。

【参考方案2】：

您可以参考这篇文章 - https://www.infoq.com/articles/Java-8-Lambdas-A-Peek-Under-the-Hood 解释 lambda 表达式编译。正如解释的 lambda 表达式/代码块被编译到匿名类中，这些匿名类使用名称格式 (<<Enclosing Class name>>$<<1(Number)>>) 编译，因此假设假设如果允许非最终局部变量，则编译器无法从该局部变量的位置跟踪它被称为匿名类''.class'文件是用上述格式分别创建/编译的，就像普通的java类一样。

所以如果局部变量是最终的，那么编译器会在匿名类中创建一个最终实例，这不会给编译器造成歧义。 有关更多信息，请参阅上面提到的链接