一、介绍

Java Lambda表达式是Java 8中引入的新特性，它是一种简洁而又强大的闭包语法。Lambda表达式可以替代匿名类，并且更加易读和简洁。以下是有关Java Lambda表达式的详细信息：

Lambda表达式的语法

Lambda表达式的语法如下：

(parameters) -> expression

或者

(parameters) -> { statements; }

其中，parameters表示Lambda表达式的参数列表，可以是空的或包含一个或多个参数。箭头符号->用于分隔参数列表和Lambda表达式的主体。如果Lambda表达式主体只有一条语句，则可以使用第一种语法，否则需要使用第二种语法，并使用大括号括起来。

Lambda表达式的类型

Lambda表达式本质上是一个函数，因此它具有类型。Lambda表达式的类型由两部分组成：参数类型和返回类型。这些类型可以根据Lambda表达式主体中的代码自动推断，因此通常不需要显式指定。

Lambda表达式的应用

Lambda表达式可以用在Java中支持函数式接口的任何场景中，例如：

集合框架中的过滤器和映射器线程和并发编程中的回调GUI编程中的事件处理程序Web应用程序中的路由处理程序等

Lambda表达式的优点

Lambda表达式相对于匿名类具有以下优点：

更加简洁：Lambda表达式通常比匿名类更短，更易读。更加直观：Lambda表达式可以使代码更加直观，易于理解。更加高效：Lambda表达式不需要创建新的类或实例，因此在某些情况下可以提高性能。

综上所述，Java Lambda表达式是一种非常强大和实用的语言特性，它可以帮助我们更轻松地编写函数式代码。

二、例子

以下是一个使用Lambda表达式的实际例子，该例子使用Lambda表达式过滤列表中的元素：

import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.stream.Collectors;public class Main {    public static void main(String[] args) {        List<String> names = new ArrayList<>();        names.add("Alice");        names.add("Bob");        names.add("Charlie");        names.add("Dave");        names.add("Eve");        // 使用Lambda表达式过滤列表中的元素        List<String> filteredNames = names.stream()                .filter(name -> name.length() > 4)                .collect(Collectors.toList());        System.out.println(filteredNames);    }}

在上述代码中，我们使用Lambda表达式来过滤列表中长度大于4的字符串。我们使用Java8 Stream API中的filter()方法，该方法接受一个函数式接口Predicate作为参数，并返回一个Stream对象。在这里，我们使用Lambda表达式作为Predicate的实现，并检查每个字符串的长度是否大于4。

然后，我们使用collect()方法将Stream对象转换为List对象，并打印过滤后的结果。这个例子演示了Lambda表达式的实际应用，它使得代码更加简洁、直观、易懂。

三、原理

经过上面的介绍，我们看到 Lambda 表达式只是为了简化匿名内部类书写，看起来似乎在编译阶段把所有的 Lambda 表达式替换成匿名内部类就可以了。但实际情况并非如此，在 JVM 层面，Lambda 表达式和匿名内部类其实有着明显的差别。

匿名内部类的实现

匿名内部类仍然是一个类，只是不需要我们显式指定类名，编译器会自动为该类取名。比如有如下形式的代码：

public classLamTest {    publicstaticvoidmain(String[] args) {        newThread(newRunnable() {           @Overridepublicvoidrun() {                System.out.println("lambda test");           }       }).start();   }}

编译之后将会产生两个 class 文件：LamTest.class LamTest$1.class

使用 javap -c LamTest.class 进一步分析 LamTest.class 的字节码，部分结果如下：

可以发现在 4: new #3 这一行创建了匿名内部类的对象。

Lambda 表达式的实现

接下来我们将上面的示例代码使用 Lambda 表达式实现，代码如下：

public classLamTest {    public static voidmain(String[] args) {        newThread(()->System.out.println("lambda test")).start();   }}

此时编译后只会产生一个文件 LamTest.class，再来看看通过 javap 对该文件反编译后的结果。

从上面的结果我们发现 Lambda 表达式被封装成了主类的一个私有方法，并通过 invokedynamic 指令进行调用。

其实在设计 Lambda 表达式的解析方案时，主要考虑下面两点：

可扩展性，不把解析方案写死在字节码上；

解析 Lambda 表达式后，对字节码文件干扰尽量降到最低，起码保证一定的可读性。

正式基于以上两点考虑， invokedynamic 指令被运用到解析 Lambda 表达式，优势如下：

字节码表示简单，利用 invokedynamic 指令本身的特性（引导方法），把 Lambda 表达式在字节码文件的表示和真正的解析分离；

Lambda 表达式的链接解析发生运行期而非编译期，由 invokedynamic 的引导方法执行，扩展性强。

Lambda 是面向方法接口编程，其实我更多认为是 JDK8 提供的语法糖，因为对非方法引用的 Lambda 表达式，编译器都会为其生成一个方法实现 Lambda 表达式的逻辑，并出现在编译后的字节码文件中。这个方法的生成是 Lambda 表达式解析的关键，Lambda 表达式的解析分成三个阶段：

链接阶段， 负责生成动态调用点变量捕获，闭包中的变量访问Lambda 表达式调用

链接阶段由 invokedynamic 指令后面跟随的 Bootstrap Method 引导方法完成，生成动态调用点。我们先来看 Lambda 表达式解析用的最多的一个引导方法:

java.lang.invoke.LambdaMetafactory#metaFactory：

该启动方法以及参数都是编译器指定，下面来解释下这几个参数的含义：

caller 指的是 MethodHandle，lookupClass 指向 enclosing object

invokedName 需要实现的函数式接口方法名

invokedType 变量捕获列表

samMethodType 需要实现的函数式接口方法签名（sam 是 single abstract method ）

implMethod 指向生成的 desugaring method

instantiatedMethodType 对应运行时 sam 的方法签名，运行时签名验证，在非泛型情况下，和 samMethodType 相同；比如下面代码中，samMethodType 是(Ljava/lang/Object)V, instantiatedMethodType 则是(Ljava/lang/String)V

引导方法 metaMethod 根据这些参数生成 java.lang.invoke.CallSite 动态调用点对象支持 Lambda 表达式的调用执行。在引导方法中会动态生成一个模板匿名类，查看这个类的字节码可以通过加上 -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses 参数指定 dump 的目录，该匿名是一个模板类，其特点如下：

实现函数式接口，内部逻辑很简单，调用上面提到的脱糖方法（desugaring method）；

生成一个构造方法， 构造方法参数为被捕获参数变量，所有变量存储为类实例变量；

如果被捕获参数变量列表不为空， 则会生成一个工厂方法 get$lambad，方法签名和构造方法相同；该工厂方法的作用是避免重复调用 asm 生成匿名类字节码，提升性能；在下一节的性能分析中会提到这个方法的作用。

因此，我们可以得出结论：Lambda 表达式是通过 invokedynamic 指令实现的，并且书写 Lambda 表达式不会产生新的类。