java如何实现内部类闭包？

Question

在 Java 中，匿名内部类可以引用其本地范围内的变量：

public class A {
    public void method() {
        final int i = 0;

        doStuff(new Action() {
            public void doAction() {
                Console.printf(i);   // or whatever
            }
        });
    }
}

我的问题是这实际上是如何实现的？ i 如何获得匿名内部 doAction 实现，为什么它必须是 final？

Answer 1

局部变量（显然）不在不同方法之间共享，例如上面的 method() 和 doAction() 。但由于它是最终的，在这种情况下不会发生任何“坏”事情，因此语言仍然允许它。然而，编译器需要对这种情况采取一些巧妙的措施。让我们看看 javac 产生了什么：

$ javap -v "A\$1"           # A$1 is the anonymous Action-class.
...
final int val$i;    // A field to store the i-value in.

final A this$0;     // A reference to the "enclosing" A-object.

A$1(A, int);  // created constructor of the anonymous class
  Code:
   Stack=2, Locals=3, Args_size=3
   0: aload_0
   1: aload_1
   2: putfield #1; //Field this$0:LA;
   5: aload_0
   6: iload_2
   7: putfield #2; //Field val$i:I
   10: aload_0
   11: invokespecial #3; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   14: return
   ...
public void doAction();
  Code:
   Stack=2, Locals=1, Args_size=1
   0: getstatic #4; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   3: aload_0
   4: getfield #2; //Field val$i:I
   7: invokevirtual #5; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V
   10: return

这实际上表明它将

• i 变量转换为字段，
• 为匿名类创建了一个构造函数，该构造函数接受对A 对象
• ，稍后在 doAction() 方法中访问该对象。

（旁注：我必须将变量初始化为 new java.util.Random().nextInt() 以防止它优化掉大量代码。）

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这里有类似的讨论

方法局部内部类访问方法的局部变量

Answer 2

编译器会自动为您的匿名内部类生成一个构造函数，并将您的局部变量传递到该构造函数中。

构造函数将此值保存在类变量（字段）中，也名为 i，它将在“闭包”内部使用。

为什么必须是最终的？好吧，让我们探讨一下不存在的情况：

public class A {
    public void method() {
        int i = 0; // note: this is WRONG code

        doStuff(new Action() {
            public void doAction() {
                Console.printf(i);   // or whatever
            }
        });

        i = 4; // A
        // B
        i = 5; // C
    }
}

在情况 A 中，Action 的字段 i 也需要更改，让我们假设这是可能的：它需要引用到 Action 对象。

假设在情况 B 中，Action 的此实例已被垃圾收集。

现在情况 C：它需要一个 Action 实例来更新它的类变量，但该值被 GC 了。它需要“知道”它是 GCed，但这很困难。

因此，为了使VM的实现更简单，Java语言设计者表示它应该是final的，这样VM就不需要一种方法来检查对象是否消失，并保证变量不被修改，并且虚拟机或编译器不必保留匿名内部类及其实例中变量的所有用法的引用。

Answer 3

本地类实例（匿名类）必须维护变量的单独副本，因为它可能比函数的寿命更长。为了避免同一作用域内两个同名的可修改变量发生混淆，该变量被强制为final。

有关更多详细信息，请参阅 Java Final - 一个持久的谜团。