JAVA基礎之八-方法變數作用域和編譯器

正在战斗中發表於2024-09-23
Java變數編譯

本文主要討論方法中變數作用域。不涉及類屬性變數、靜態變數、執行緒變數共享等。

雖然知道某類變數的作用域非常重要，但是沒有太多需要說的，因為許多東西是顯而易見，不言自明。

在大部分情況下，或者在老一點版本中，java語法看起來都比較正常，或者說相對古典。

但是隨著JAVA版本的迭代，已經愈發向JAVASCRIPT靠近了-隨意。 也許JCP想把JAVA程式設計後端的JS。

但要只知道，用為JS過於隨意邋遢，才會有TypeScript。

一、前言

閒話少說。

在經典場景中，每個變數/屬性的作用域都是相對穩定/固定的，例如：

1.方法可以引用例項變數，類靜態變數

2.方法內部定義的變數，其它方法，外部類無法看到

這些規則都很容易理解和遵守。

但是隨著JAVA的語法變遷，其中一個方面，函式/方法中變數作用域也變得更加靈活（隨意）。

大部分程式設計師，其實很少在一個方法內部定義類，反而是一些開源的元件用得多，不太明白這些意圖。

如果還要讓方法和方法內部類共享變數，那麼就會讓程式碼看起來古怪，且非常類似於JS的經典問題：閉包。

來看一下以下一段程式碼：

    @Override
    @Nullable
    public <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {
        Assert.notNull(sql, "SQL must not be null");
        Assert.notNull(rse, "ResultSetExtractor must not be null");
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Executing SQL query [" + sql + "]");
        }

        // Callback to execute the query.
        class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {
            @Override
            @Nullable
            public T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
                ResultSet rs = null;
                try {
                    rs = stmt.executeQuery(sql);
                    return rse.extractData(rs);
                }
                finally {
                    JdbcUtils.closeResultSet(rs);
                }
            }
            @Override
            public String getSql() {
                return sql;
            }
        }

        return execute(new QueryStatementCallback(), true);
    }

這是Spring 6.2.0-SNAPSHOT 中 spring-jdbc的 org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate#query(String, ResultSetExtractor<T>) 方法的程式碼。

在這段程式碼中，spring直接定義一個內部類 QueryStatementCallback 。

妙的是QueryStatementCallback 直接利用了query中定義的引數rse。

這種使用方式和js的對方法變數的使用（閉包）如出一轍。至少外表上是一樣的。

到現在為止，我們知道這樣一個事實：至少J17中可以這麼寫（其它沒有研究)。

接下來，純粹是出於技術人好奇，有幾點：

1.這個對效能有什麼影響

2.如何實現的？

3.如果效能沒有好處，為什麼要那麼搞？

二、模仿例子

為了便於瞭解這個問題，建立了一個類似的例子，方便一些。

package study.base.varscope;

@FunctionalInterface
public interface ISum {
    long sum();
}

/**
 * 測試方法內的變數作用域，類似於js的閉包
 */
public class TestVarScope {

    public void test() {
         //建立一個有1000個元素的陣列，每個元素都是介於1~999之間的隨機數
        int[] arr = new int[1000];
        Random random = new Random();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            arr[i] = random.nextInt(1,1000);
        }
        class SumClass implements  ISum {
            @Override
            public long sum() {
                //累加 arr
                long total = 0;
                for (int i : arr) {
                    total += i;
                }
                return total;
            }
        }

        SumClass sc=new SumClass();
        long total=sc.sum();
        System.out.println(total);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestVarScope testVarScope = new TestVarScope();
        testVarScope.test();
    }

}

沒有編譯錯誤，可以執行。

所以奧妙一定在於編譯器上，只要看看編譯後的東西就明白了。

class檔案

可以看到含$是方法內部類.

再看看 TestVarScope$1SumClass.class的內容

先看反編譯內容

再看私有成員

結合以上兩張圖，可以比較肯定地推測出如下：

內部類SumClass被改寫了：

a.SumClass新增了一個私有final的陣列 val$arr,用於儲存上級物件的屬性（陣列）

b.SumClass有一個帶兩個引數的建構函式，前後分別是上級類的例項，需要接受的陣列

c.sum（）方法，訪問val$arr，以便進行彙總

再用三方工具(jadx)可以檢視出:

和預想的一致。

注：如果用idea（2024.2.1）的預設反編譯工具，會得到錯誤的結果，所以用那個來看原始碼有點危險，倒是eclipse的做得不錯。

以下是eclipse的class File viewer：

針對前一章節的問題，可以如下作答：

1.這個對效能有什麼影響

基本沒有什麼影響。

2.如何實現的？

如上，透過編譯器改寫內部類和上級類方法來完成，一切功勞在於編譯器.

3.如果效能沒有好處，為什麼要那麼搞？

方便，或者偷懶而已。

三、小結

java的語言越來越隨意，透過編譯器的功能（或者所謂的語法糖），可以實現類似js那樣隨意的效果。

就本文所闡述的問題，本質上並不是說內部類可以訪問上級的屬性，而是一種錯覺，在語法上讓我們以為可以訪問。

就我個人而言，並不喜歡這些隱藏了實現的編碼方式，大概因為開始程式設計的時候，學習的都是古典語法。

現在的一些新的東西，雖然某些情況下會工程上的某些好處，但是反作用也是明顯的：複雜化編譯器；有可能培養不是很

好的編碼習慣。

關於方法變數的作用域問題，目前暫時沒有其它可以說的。

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