Java 기술 요약: Lambda 소스 코드를 읽는 방법

이 기사에서는 Lambda 소스 코드를 보는 방법에 대한 관련 문제를 주로 소개하는 java에 대한 관련 지식을 제공합니다. Lambda 표현식을 사용하면 많은 코드 최적화가 가능하며 단 몇 줄의 코드로도 많은 작업을 수행할 수 있습니다. 아래 내용을 살펴보도록 하겠습니다. 모든 분들께 도움이 되기를 바랍니다.

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Lambda 표현식을 사용하면 많은 코드 최적화가 가능하며 단 몇 가지만으로 많은 작업을 수행할 수 있다는 것은 누구나 알고 있습니다. 이 장에서는 Lambda를 예로 들어 기본 실행 원리를 설명하고, 두 번째 섹션에서는 작업 시 Lambda 흐름의 일반적인 자세를 설명합니다.

1. Demo

먼저 아래와 같이 Lambda 표현식의 데모를 살펴보겠습니다.

코드는 비교적 간단합니다. 즉, 문장을 인쇄하기 위해 새 스레드를 시작하지만 그림의 for () -> System.out.println(“lambda is run”)은 많은 학생들이 혼동할 수 있는 코드입니다. Java는 이 코드를 어떻게 인식합니까?

쓰기를 익명 내부 클래스로 변경하면 아래와 같이 매우 명확해지고 누구나 이해할 수 있습니다.

이것은 () -> " ) 이 형태의 코드는 실제로 내부 클래스를 생성합니까? 사실 이것은 가장 간단한 Lambda 표현식입니다. 여기서는 IDEA를 통해 소스 코드와 기본 구조를 볼 수 없습니다.

2. 예외 판단 방법

코드 실행 중에 예외를 적극적으로 발생시키고 스택을 인쇄할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법은 간단하고 효율적이며 기본적으로 숨겨진 코드를 많이 볼 수 있습니다. 아래와 같이 상황을 시도해 보겠습니다.

예외 스택에서 JVM이 현재 클래스에 대한 내부 클래스를 자동으로 생성한 것을 볼 수 있습니다(오류 스택에 $가 여러 번 나타나는 것은 내부 클래스가 있음을 나타냄). 클래스) 및 내부 클래스 코드 실행 중에 예외가 발생했지만 여기에 표시된 코드는 알 수 없는 소스이므로 일반적인 상황에서는 예외로 인해 코드 실행 경로가 노출될 수 있습니다. 하지만 람다 표현식의 경우 예외 판단 방식을 통해 내부 클래스가 있다는 것만 알 수 있고 내부 클래스의 소스 코드는 볼 수 없습니다.

3. javap 명령 방법

javap는 클래스 바이트코드 파일을 볼 수 있는 Java와 함께 제공되는 도구입니다. Java 기본 환경이 설치된 컴퓨터에서는 아래와 같이 javap 명령을 직접 실행할 수 있습니다.

명령 옵션 , 우리는 주로 -v -verbose 명령을 사용하여 바이트코드 파일의 내용을 완전히 출력합니다.

다음으로 javap 명령을 사용하여 Lambda.class 파일을 봅니다. 설명하는 동안 클래스 파일에 대한 지식을 가져옵니다.

명령 창에서 Lambda.class의 위치를 ​​찾아 javap -verbose Lambda.class 명령을 실행하면 긴 목록이 표시됩니다. 이를 어셈블리 지침이라고 합니다. 하나씩 설명하겠습니다( 모든 참고 자료는 Java Virtual Machine 사양에서 제공되며 하나씩 인용되지 않습니다.):

어셈블리 지침에서 우리는 상수 풀이라고 부르는 상수 풀로 시작하는 긴 유형 목록을 쉽게 찾을 수 있습니다. 공식 영어 이름은 Run-Time Constant Pool 입니다. 간단히 말해서, 테이블에는 컴파일 타임의 명확한 숫자와 텍스트, 클래스 유형 정보, 메서드 및 필드 등이 포함되어 있습니다. 테이블의 각 요소는 cpinfo라고 합니다. cpinfo는 고유 식별자(태그) + 이름으로 구성됩니다. 현재 총 태그 유형이 있습니다:

우리가 분석한 사진의 게시된 부분:

1. 그림에서 "Constant Pool"이라는 단어는 현재 정보가 Constant Pool임을 의미합니다.

2. 각 행은 cp_info 이고, 첫 번째 열의 #1은 Constant Pool에서 1로 표시된 위치를 나타냅니다.

3. 각 행의 두 번째 열은 cp_info의 고유 식별자(태그)입니다. 예를 들어 Methodref는 위 표의 CONSTANT_Methodref에 해당합니다(위 표의 값은 10의 태그에 해당합니다). )는 현재 행이 메소드 이름, 입력 매개변수 유형, 출력 매개변수 유형 등과 같은 메소드에 대한 설명 정보를 나타냅니다. 구체적인 의미는 Java Virtual Machine 스펙에서 찾을 수 있습니다. Methodref의 스크린샷은 다음과 같습니다. 다음:
   cp_info 的唯一标识 ( tag ) ，比如 Methodref 对应着上表中的 CONSTANT_Methodref（上上图中表格中 value 对应 10 的 tag），代表当前行是表示方法的描述信息的，比如说方法的名称，入参类型，出参数类型等，具体的含义在 Java 虚拟机规范中都可以查询到，Methodref 的截图如下：
   

4. 每行的第三列，如果是具体的值的话，直接显示具体的值，如果是复杂的值的话，会显示 cp_info 的引用，比如说图中标红 2 处，引用两个 13 和 14 位置的 cp_info

5. 각 행의 세 번째 열에는 특정 값인 경우 해당 값이 복합 값인 경우 cp_info에 대한 참조가 직접 표시됩니다. 예를 들어, 빨간색 2로 표시된 그림에는 참조 위치 13과 14에 두 개의 cp_info가 있습니다. 13은 메서드 이름이 init임을 의미하고 14는 해당 메서드가 없음을 의미합니다. 반환 값. 메서드의 이름과 반환 유형의 조합은 매개 변수가 없는 생성자임을 의미합니다.

각 행의 네 번째 열은 특정 값입니다.

1. 더 중요한 cp_info 유형에 대해서는 그 의미를 설명하겠습니다.
2. InvokeDynamic은 나중에 자세히 설명할 동적 호출 방법을 나타냅니다.
3. Fieldref는 이름과 같은 필드의 설명 정보를 나타냅니다.
4. NameAndType은 필드 및 메소드 유형에 대한 설명입니다.
5. MethodHandle 메소드 핸들은 컴파일 시 특정 메소드가 무엇인지 알 수 없습니다.

MethodType 동적 메서드 유형은 동적으로 실행될 때 해당 메서드 유형만 알 수 있습니다.

위 사진에서 빨간색으로 표시된 3곳에서 Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup, java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory 유사 코드, MethodHandles, LambdaMetafactory는 모두 java.lang.invoke 패키지라는 것을 발견했습니다. 다음의 중요한 메소드인 호출 패키지는 주로 동적 언어의 기능을 구현합니다. 우리는 Java 언어가 컴파일 중에 클래스, 메소드, 필드 등의 유형이 결정되고 호출이 구현된다는 것을 알고 있습니다. 동적 언어, 즉 클래스, 메소드, 필드의 유형은 컴파일 시에는 알 수 없으며 실행 시에만 알 수 있습니다.

예를 들어 다음 코드 줄은 다음과 같습니다. Runnable runnable = () -> System.out.println(“lambda is run”); 컴파일러가 ()를 컴파일할 때 컴파일러는 이 대괄호가 수행하는 작업만 알 수 있습니다. 실행 중일 때 작동합니다. 그래야만 이것이 Runnable.run() 메소드를 나타낸다는 것을 알게 될 것입니다. Invoke 패키지의 많은 클래스는 메소드 핸들(MethodHandler)이라고 부르는 이러한()를 나타내도록 설계되었습니다. 컴파일할 때 컴파일러는 이것이 메소드 핸들이라는 것만 알고 실제로 실행되는 메소드는 알지 못합니다. 그때까지는 알 수 없으므로 JVM이 실행될 때 () 메서드 핸들이 실제로 Runnable.run() 메서드를 실행한다는 것을 어떻게 알 수 있습니까?

먼저 간단한 방법의 조립 지침을 살펴보겠습니다.

위 그림에서 간단한 방법의 ()를 볼 수 있습니다. -> System.out.println("lambda is run ") 코드( )에서 실제로는 Runnable.run 메서드입니다.

위 그림에서 빨간색 1로 표시된 #2 상수 풀을 추적하면 해당 호출이 두 상수 풀의 cp_info임을 나타냅니다. .# 37은 // run:()Ljava/lang/Runnable을 나타내며, 이는 JVM이 실제로 실행될 때 Runnable.run() 메서드를 동적으로 호출해야 함을 나타냅니다. 해당 ()는 실제로 Runnable .run()입니다. 이를 증명하기 위해 아래에서 디버그해 보겠습니다.

위 그림의 3곳에서 LambdaMetafactory.metafactory라는 단어를 발견했습니다. 공식 문서를 쿼리해 본 결과 실행 중 실제 코드와 연결하는 데 이 메소드가 핵심이라는 것을 알게 되었기 때문에 메타팩토리 메소드에 중단점을 설정했습니다. debug 아래와 같이:

메타팩토리 메서드 입력 매개 변수 caller는 동적 호출이 실제로 발생하는 위치를 나타내고, votedName은 호출 메서드의 이름을 나타내며, invokedType은 호출의 여러 입력 매개 변수와 나가는 매개 변수를 나타내며, samMethodType은 동적 호출을 나타냅니다. 특정 구현자의 매개변수인 implMethod는 실제 구현자를 나타내며, instantiatedMethodType은 implMethod와 동일합니다.

위 내용을 요약하면:

1: 어셈블리 명령어의 간단한 메서드에서 Runnable.run 메서드가 실행되는 것을 볼 수 있습니다.

2: 실제 런타임 동안 JVM이 Invokedynamic 명령어를 발견할 때; 간단한 메서드의 경우 LambdaMetafactory.metafactory 메서드를 동적으로 호출하고 특정 Runnable.run 메서드를 실행합니다. 🎜🎜그래서 Lambda 표현식 값의 특정 실행은 Invokedynamic JVM 명령에 기인할 수 있습니다. 컴파일할 때 무엇을 해야 할지 모르지만 도중에 실행될 특정 코드를 찾을 수 있는 것은 바로 이 명령 때문입니다. 동적 런타임. 🎜

그럼 어셈블리 명령 출력의 끝 부분을 살펴보겠습니다. 아래와 같이 예외 판단 방법에서 발견된 내부 클래스를 발견했습니다.

위 그림에는 화살표가 많고, 레이어별로 -layer 표현은 현재 내부 클래스의 모든 정보를 명확하게 표현합니다.

4. 요약

요약하자면, Lambda 표현식 실행은 주로 Invokedynamic의 JVM 명령에 의존합니다. 우리가 시연하는 클래스의 전체 경로는 다음과 같습니다. 관심 있는 학생들은 스스로 시도해 볼 수 있습니다.

더 이상 고민하지 않고 기사를 마무리하고 세 번째 시리즈를 기대합니다!

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