Java 8 Lambda限制：报错_问答-阿里云开发者社区

Java 8 Lambda限制：闭包 Java 8 Lambda表达式从哪里来？ Java 8 Lambda限制 JavaScript及其功能 Java创建闭包？副作用和JavaScript 副作用和Java Java闭包使用可变对象闭包作为创建对象的机制修改自由变量是一个坏习惯结论

摘要：主要讨论一下java8 lambda的一些限制和闭包的概念，以及简单比较一下java和javascripe实现闭包的区别。

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：

int answer = 42;
Thread t = new Thread(
    () -> System.out.println("The answer is: " + answer)
);

如果我们想在线程里面修改answer的值怎么办？

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。

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。

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。

Java 8 Lambda表达式从哪里来？

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：

int answer = 42;
Thread t = new Thread(new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("The answer is: " + answer);
    }
});

从Java 8开始，上一个例子可以使用lambda表达式编写。

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。

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）。

Java 8 Lambda限制

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。

例如，考虑以下示例：

void fn() {
    int myVar = 42;
    Supplier<Integer> lambdaFun = () -> myVar; // error
    myVar++;
    System.out.println(lambdaFun.get());
}

这不会编译，因为增量myVar阻止它是实际上最终变量。

JavaScript及其功能

JavaScript中的函数和lambda表达式使用闭包的概念：

“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

事实上，前面的例子在JavaScript中工作得很好。

function fn() { // the enclosing scope
    var myVar = 42;
    var lambdaFun = () => myVar;
    myVar++;
    console.log(lambdaFun()); // it prints 43
}

此示例中的lambda函数使用的已更改值的myVar。

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。

Java创建闭包？

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。

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。

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。

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？

副作用和JavaScript

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）：

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

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。

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。

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。

副作用和Java

现在让我们尝试在Java中做同样的事情：

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;
}

此代码不会编译，因为第二个lambda函数试图更改变量count。

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。

Java闭包使用可变对象

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。

我们几乎可以用以下方式模拟JavaScript的闭包的行为：

private static class MyClosure {
    public int value;
    public MyClosure(int initValue) { this.value = initValue; }
}
public static Map<String, Supplier> createCounter(int initValue) {
    MyClosure closure = 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

事实上，这不是真正有用的东西，它真的是不太优雅。

闭包作为创建对象的机制

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”。

相反，Java已经有类，我们可以以更优雅的方式创建对象。

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：

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

修改自由变量是一个坏习惯

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。

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。

考虑你正在使用并行范例，例如在Spark中：

int counter = 0;
JavaRDD rdd = sc.parallelize(data);
rdd.foreach(x -> counter += x); // Don't do this!!

结论

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。

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。

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。

作者信息

本文系力谱宿云LeapCloud旗下MaxLeap团队_Service&Infra成员：贾威威【翻译】
从事后端开发已有多年，目前主要负责MaxWon服务端部分功能的开发与设计。
原文链接：https://dzone.com/articles/java-8-lambas-limitations-closures

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