说几个常见的语法糖？

说几个常见的语法糖？

典型回答

语法糖（Syntactic sugar），指在计算机语言中添加的某种语法，这种语法对语言的功能并没有影响，但是更方便程序员使用。

虽然Java中有很多语法糖，但是Java虚拟机并不直接支持这些语法糖，所以它们在编译阶段就会被还原成简单的基础语法结构，这样才能被虚拟机识别，这个过程就是解语法糖（desugaring）。

如果看过Java虚拟机的源码，就会发现在编译过程中有一个重要的步骤就是调用desugar()，这个方法就是负责解语法糖的实现。

常见的语法糖有：switch支持枚举及字符串、泛型、条件编译、断言、可变参数、自动装箱/拆箱、枚举、内部类、增强for循环、try-with-resources语句、lambda表达式等。

知识扩展

如何解语法糖？

语法糖的存在主要是方便开发人员使用。但其实，Java虚拟机并不直接支持这些语法糖。这些语法糖在编译阶段就会被还原成简单的基础语法结构，这个过程就是解语法糖。

说到编译，大家肯定都知道，Java语言中javac命令可以将后缀名为.java的源文件编译为后缀名为.class的可以运行于Java虚拟机的字节码。如果你去看com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler的源码，你会发现在compile()中有一个步骤就是调用desugar()，这个方法就是负责解语法糖的实现的。

糖块一、switch 支持 String 与枚举

前面提到过，从Java 7开始，Java语言中的语法糖在逐渐丰富，其中一个比较重要的就是Java 7中switch开始支持String。

在开始coding之前先科普下，Java中的switch自身原本就支持基本类型。比如int、char等。对于int类型，直接进行数值的比较。对于char类型则是比较其ascii码。所以，对于编译器来说，switch中其实只能使用整型，任何类型的比较都要转换成整型。比如byte、short、char（ascii码是整型）以及int。

那么接下来看下switch对String的支持，有以下代码：

public class SwitchDemoString {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "world";
        switch (str) {
            case "hello":
                System.out.println("hello");
                break;
            case "world":
                System.out.println("world");
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

反编译后内容如下：

public class SwitchDemoString
{
    public SwitchDemoString()
    {
    }
    public static void main(String args[])
    {
        String str = "world";
        String s;
        switch((s = str).hashCode())
        {
            default:
                break;
            case 99162322:
                if(s.equals("hello"))
                    System.out.println("hello");
                break;
            case 113318802:
                if(s.equals("world"))
                    System.out.println("world");
                break;
        }
    }
}

看到这个代码，你知道原来字符串的switch是通过 **equals()**和 **hashCode()**方法来实现的。 还好hashCode()方法返回的是int，而不是long。

仔细看下可以发现，进行switch的实际是哈希值，然后通过使用equals方法比较进行安全检查，这个检查是必要的，因为哈希可能会发生碰撞。因此它的性能是不如使用枚举进行switch或者使用纯整数常量，但这也不是很差。

至于枚举类型的switch，编译器会生成一个匿名内部类（如$SwitchMap$XXX），其中包含一个int[]数组，将枚举常量的ordinal()映射到case的跳转表索引上，最终仍然使用tableswitch或lookupswitch指令实现。

糖块二、泛型

我们都知道，很多语言都是支持泛型的，但是很多人不知道的是，不同的编译器对于泛型的处理方式是不同的，通常情况下，一个编译器处理泛型有两种方式：Code specialization和Code sharing。C++和C#是使用Code specialization的处理机制，而Java使用的是Code sharing的机制。

Code sharing方式为每个泛型类型创建唯一的字节码表示，并且将该泛型类型的实例都映射到这个唯一的字节码表示上。将多种泛型类形实例映射到唯一的字节码表示是通过类型擦除（type erasure）实现的。

也就是说，对于Java虚拟机来说，他根本不认识 **Map<String, String> map**这样的语法。需要在编译阶段通过类型擦除的方式进行解语法糖。

类型擦除的主要过程如下：

1. 将所有的泛型参数用其最左边界（最顶级的父类型）类型替换。
2. 移除所有的类型参数。

以下代码：

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("name", "JavaClass");
map.put("wechat", "JavaClass");
map.put("blog", "www.JavaClasschuang.com");

解语法糖之后会变成：

Map map = new HashMap();
map.put("name", "JavaClass");
map.put("wechat", "JavaClass");
map.put("blog", "www.JavaClasschuang.com");

以下代码：

public static <A extends Comparable<A>> A max(Collection<A> xs) {
    Iterator<A> xi = xs.iterator();
    A w = xi.next();
    while (xi.hasNext()) {
        A x = xi.next();
        if (w.compareTo(x) < 0)
            w = x;
    }
    return w;
}

类型擦除后会变成：

public static Comparable max(Collection xs) {
    Iterator xi = xs.iterator();
    Comparable w = (Comparable)xi.next();
    while(xi.hasNext()) {
        Comparable x = (Comparable)xi.next();
        if(w.compareTo(x) < 0)
            w = x;
    }
    return w;
}

虚拟机中没有泛型，只有普通类和普通方法，所有泛型类的类型参数在编译时都会被擦除，泛型类并没有自己独有的 **Class**类对象。比如并不存在 **List<String>.class**或是 **List<Integer>.class**，而只有 **List.class**。

糖块三、自动装箱与拆箱

自动装箱就是Java自动将原始类型值转换成对应的对象，比如将int的变量转换成Integer对象，这个过程叫做装箱；反之将Integer对象转换成int类型值，这个过程叫做拆箱。因为这里的装箱和拆箱是自动进行的非人为转换，所以就称作为自动装箱和拆箱。原始类型byte、short、char、int、long、float、double和boolean对应的封装类为Byte、Short、Character、Integer、Long、Float、Double、Boolean。

先来看个自动装箱的代码：

public static void main(String[] args) {
    int i = 10;
    Integer n = i;
}

反编译后代码如下：

public static void main(String args[])
{
    int i = 10;
    Integer n = Integer.valueOf(i);
}

再来看个自动拆箱的代码：

public static void main(String[] args) {
    Integer i = 10;
    int n = i;
}

反编译后代码如下：

public static void main(String args[])
{
    Integer i = Integer.valueOf(10);
    int n = i.intValue();
}

从反编译得到的内容可以看出，在装箱的时候自动调用的是Integer的valueOf(int)方法，而在拆箱的时候自动调用的是Integer的intValue()方法。

所以，装箱过程是通过调用包装器的valueOf方法实现的，而拆箱过程是通过调用包装器的xxxValue方法实现的。

糖块四、方法变长参数

可变参数（variable arguments）是在Java 1.5中引入的一个特性。它允许一个方法把任意数量的值作为参数。

来看以下可变参数代码，其中print方法接收可变参数：

public static void main(String[] args) {
    print("Holis", "公众号:JavaClass", "博客：www.JavaClasschuang.com", "QQ：907607222");
}

public static void print(String... strs) {
    for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
        System.out.println(strs[i]);
    }
}

反编译后代码：

public static void main(String args[])
{
    print(new String[] {
        "Holis", "公众号:JavaClass", "博客：www.JavaClasschuang.com", "QQ：9654322342"
    });
}

public static transient void print(String strs[])
{
    for(int i = 0; i < strs.length; i++)
        System.out.println(strs[i]);
}

从反编译后代码可以看出，可变参数在被使用的时候，首先会创建一个数组，数组的长度就是调用该方法时传递的实参的个数，然后再把参数值全部放到这个数组当中，然后再把这个数组作为参数传递到被调用的方法中。

反编译结果中方法上的transient修饰符是jad等早期反编译工具对ACC_VARARGS标志位的表示方式，并非Java语言中的transient关键字。

糖块五、枚举

在Java中，枚举是一种特殊的数据类型，用于表示有限的一组常量。枚举常量是在枚举类型中定义的，每个常量都是该类型的一个实例。Java中的枚举类型是一种安全而优雅的方式来表示有限的一组值。

要想看源码，首先得有一个类吧，那么枚举类型到底是什么类呢？是enum吗？答案很明显不是，enum就和class一样，只是一个关键字，他并不是一个类，那么枚举是由什么类维护的呢？我们简单地写一个枚举：

public enum t {
    SPRING, SUMMER;
}

然后我们使用反编译，看看这段代码到底是怎么实现的，反编译后代码内容如下：

public final class T extends Enum
{
    private T(String s, int i)
    {
        super(s, i);
    }
    public static T[] values()
    {
        T at[];
        int i;
        T at1[];
        System.arraycopy(at = ENUM$VALUES, 0, at1 = new T[i = at.length], 0, i);
        return at1;
    }

    public static T valueOf(String s)
    {
        return (T)Enum.valueOf(demo/T, s);
    }

    public static final T SPRING;
    public static final T SUMMER;
    private static final T ENUM$VALUES[];
    static
    {
        SPRING = new T("SPRING", 0);
        SUMMER = new T("SUMMER", 1);
        ENUM$VALUES = (new T[] {
            SPRING, SUMMER
        });
    }
}

通过反编译后代码我们可以看到，public final class T extends Enum，说明该类是继承了Enum类的，同时final关键字告诉我们，这个类也是不能被继承的。当我们使用 **enum**来定义一个枚举类型的时候，编译器会自动帮我们创建一个 **final**类型的类继承 **Enum**类，所以枚举类型不能被继承。

糖块六、内部类

内部类又称为嵌套类，可以把内部类理解为外部类的一个普通成员。

内部类之所以也是语法糖，是因为它仅仅是一个编译时的概念， **Outer.java**里面定义了一个内部类 **Inner**，一旦编译成功，就会生成两个完全不同的 **.class**文件，分别是 **Outer.class**和 **Outer$Inner.class**。

public class OuterClass {
    private String userName;

    public String getUserName() {
        return userName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }

    public static void main(String[] args) {
    }

    class InnerClass {
        private String name;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
}

以上代码编译后会生成两个class文件：OuterClass$InnerClass.class、OuterClass.class。当我们对OuterClass.class文件进行反编译时，命令行会打印以下内容：Parsing OuterClass.class...Parsing inner class OuterClass$InnerClass.class... Generating OuterClass.jad。他会把两个文件全部进行反编译，然后一起生成一个OuterClass.jad文件。文件内容如下：

public class OuterClass
{
    class InnerClass
    {
        public String getName()
        {
            return name;
        }
        public void setName(String name)
        {
            this.name = name;
        }
        private String name;
        final OuterClass this$0;

        InnerClass()
        {
            this.this$0 = OuterClass.this;
            super();
        }
    }

    public OuterClass()
    {
    }
    public String getUserName()
    {
        return userName;
    }
    public void setUserName(String userName){
        this.userName = userName;
    }
    public static void main(String args1[])
    {
    }
    private String userName;
}

反编译后的代码中出现了final OuterClass this$0;，这就是编译器为内部类自动添加的指向外部类实例的引用。正是通过这个引用，内部类才能访问外部类的成员。

糖块七、条件编译

一般情况下，程序中的每一行代码都要参加编译。但有时候出于对程序代码优化的考虑，希望只对其中一部分内容进行编译，此时就需要在程序中加上条件，让编译器只对满足条件的代码进行编译，将不满足条件的代码舍弃，这就是条件编译。

如在C或CPP中，可以通过预处理语句来实现条件编译。其实在Java中也可实现条件编译。我们先来看一段代码：

public class ConditionalCompilation {
    public static void main(String[] args) {
        final boolean DEBUG = true;
        if(DEBUG) {
            System.out.println("Hello, DEBUG!");
        }

        final boolean ONLINE = false;

        if(ONLINE){
            System.out.println("Hello, ONLINE!");
        }
    }
}

反编译后代码如下：

public class ConditionalCompilation
{
    public ConditionalCompilation()
    {
    }

    public static void main(String args[])
    {
        boolean DEBUG = true;
        System.out.println("Hello, DEBUG!");
        boolean ONLINE = false;
    }
}

首先，我们发现，在反编译后的代码中没有System.out.println("Hello, ONLINE!");，这其实就是条件编译。当if(ONLINE)的条件为编译期常量false时，编译器就不会对其内部的代码进行编译。

所以，Java语法的条件编译，是通过判断条件为编译期常量的if语句实现的。其原理也是Java语言的语法糖。根据if判断条件的真假，编译器直接把分支为false的代码块消除。通过该方式实现的条件编译，必须在方法体内实现，而无法在整个Java类的结构或者类的属性上进行条件编译，这与C/C++的条件编译相比，确实更有局限性。在Java语言设计之初并没有引入条件编译的功能，虽有局限，但是总比没有更强。

糖块八、断言

在Java中，assert关键字是从JAVA SE 1.4引入的，为了避免和老版本的Java代码中使用了assert关键字导致错误，Java在执行的时候默认是不启动断言检查的（这个时候，所有的断言语句都将忽略！）。如果要开启断言检查，则需要用开关-enableassertions或-ea来开启。

看一段包含断言的代码：

public class AssertTest {
    public static void main(String args[]) {
        int a = 1;
        int b = 1;
        assert a == b;
        System.out.println("公众号：JavaClass");
        assert a != b : "JavaClass";
        System.out.println("博客：www.JavaClasschuang.com");
    }
}

反编译后代码如下：

public class AssertTest {
    public AssertTest()
    {
    }
    public static void main(String args[])
    {
        int a = 1;
        int b = 1;
        if(!$assertionsDisabled && a != b)
            throw new AssertionError();
        System.out.println("公众号：JavaClass");
        if(!$assertionsDisabled && a == b)
        {
            throw new AssertionError("JavaClass");
        } else
        {
            System.out.println("博客：www.JavaClasschuang.com");
            return;
        }
    }

    static final boolean $assertionsDisabled = !com/JavaClass/suguar/AssertTest.desiredAssertionStatus();
}

很明显，反编译之后的代码要比我们自己的代码复杂得多。所以，使用了assert这个语法糖我们节省了很多代码。其实断言的底层实现就是if语句，如果断言结果为true，则什么都不做，程序继续执行；如果断言结果为false，则程序抛出 **AssertionError**来打断程序的执行。 -enableassertions会设置$assertionsDisabled字段的值。

糖块九、数值字面量

在Java 7中，数值字面量，不管是整数还是浮点数，都允许在数字之间插入任意多个下划线。这些下划线不会对字面量的数值产生影响，目的就是方便阅读。

比如：

public class Test {
    public static void main(String... args) {
        int i = 10_000;
        System.out.println(i);
    }
}

反编译后：

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int i = 10000;
        System.out.println(i);
    }
}

反编译后就是把_删除了。也就是说 编译器并不认识在数字字面量中的 **_**，需要在编译阶段把它去掉。

糖块十、for-each

增强for循环（for-each）相信大家都不陌生，日常开发经常会用到的，他会比普通for循环少写很多代码，那么这个语法糖背后是如何实现的呢？

public static void main(String... args) {
    String[] strs = {"JavaClass", "公众号：JavaClass", "博客：www.JavaClasschuang.com"};
    for (String s : strs) {
        System.out.println(s);
    }
    List<String> strList = ImmutableList.of("JavaClass", "公众号：JavaClass", "博客：www.JavaClasschuang.com");
    for (String s : strList) {
        System.out.println(s);
    }
}

反编译后代码如下：

public static transient void main(String args[])
{
    String strs[] = {
        "JavaClass", "公众号：JavaClass", "博客：www.JavaClasschuang.com"
    };
    String args1[] = strs;
    int i = args1.length;
    for(int j = 0; j < i; j++)
    {
        String s = args1[j];
        System.out.println(s);
    }

    List strList = ImmutableList.of("JavaClass", "公众号：JavaClass", "博客：www.JavaClasschuang.com");
    String s;
    for(Iterator iterator = strList.iterator(); iterator.hasNext(); System.out.println(s))
        s = (String)iterator.next();
}

代码很简单，for-each的实现原理：遍历数组时使用普通的for循环，遍历集合时使用迭代器（Iterator）。

糖块十一、try-with-resource

Java里，对于文件操作IO流、数据库连接等开销非常昂贵的资源，用完之后必须及时通过close方法将其关闭，否则资源会一直处于打开状态，可能会导致内存泄露等问题。

关闭资源的常用方式就是在finally块里释放，即调用close方法。比如，我们经常会写这样的代码：

public static void main(String[] args) {
    BufferedReader br = null;
    try {
        String line;
        br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\JavaClasschuang.xml"));
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }
    } catch (IOException e) {
        // handle exception
    } finally {
        try {
            if (br != null) {
                br.close();
            }
        } catch (IOException ex) {
            // handle exception
        }
    }
}

从Java 7开始，JDK提供了一种更好的方式关闭资源，使用try-with-resources语句，改写一下上面的代码，效果如下：

public static void main(String... args) {
    try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\ JavaClasschuang.xml"))) {
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }
    } catch (IOException e) {
        // handle exception
    }
}

看，这简直是一大福音啊。虽然我之前一般使用IOUtils去关闭流，并不会使用在finally中写很多代码的方式，但是这种新的语法糖看上去好像优雅很多呢。看下它的背后：

public static transient void main(String args[])
{
    BufferedReader br;
    Throwable throwable;
    br = new BufferedReader(new FileReader("d:\\ JavaClasschuang.xml"));
    throwable = null;
    String line;
    try
    {
        while((line = br.readLine()) != null)
            System.out.println(line);
    }
    catch(Throwable throwable2)
    {
        throwable = throwable2;
        throw throwable2;
    }
    if(br != null)
        if(throwable != null)
            try
            {
                br.close();
            }
            catch(Throwable throwable1)
            {
                throwable.addSuppressed(throwable1);
            }
        else
            br.close();
    break MISSING_BLOCK_LABEL_113;
    Exception exception;
    exception;
    if(br != null)
        if(throwable != null)
            try
            {
                br.close();
            }
            catch(Throwable throwable3)
            {
                throwable.addSuppressed(throwable3);
            }
        else
            br.close();
    throw exception;
    IOException ioexception;
    ioexception;
}

其实背后的原理也很简单，那些我们没有做的关闭资源的操作，编译器都帮我们做了。当异常发生时，try块中抛出的异常会被记录下来，同时close方法抛出的异常会以「被抑制的异常」（suppressed exception）的形式附加到主异常上，而不是覆盖主异常。所以，再次印证了，语法糖的作用就是方便程序员的使用，但最终还是要转成编译器认识的语言。

糖块十二、Lambda表达式

Lambda表达式是如何实现的？

可能遇到的坑

泛型

一、当泛型遇到重载

public class GenericTypes {
    public static void method(List<String> list) {
        System.out.println("invoke method(List<String> list)");
    }

    public static void method(List<Integer> list) {
        System.out.println("invoke method(List<Integer> list)");
    }
}

上面这段代码，有两个重载的函数，因为它们的参数类型不同，一个是List<String>，另一个是List<Integer>，但是，这段代码是编译通不过的。因为我们前面讲过，参数List<String>和List<Integer>编译之后都被擦除了，变成了一样的原生类型List，擦除动作导致这两个方法的特征签名变得一模一样。

二、当泛型遇到catch

泛型的类型参数不能用在Java异常处理的catch语句中。因为异常处理是由JVM在运行时刻来进行的。由于类型信息被擦除，JVM无法区分两个异常类型MyException<String>和MyException<Integer>。

三、当泛型内包含静态变量

public class StaticTest {
    public static void main(String[] args) {
        GT<Integer> gti = new GT<Integer>();
        gti.var = 1;
        GT<String> gts = new GT<String>();
        gts.var = 2;
        System.out.println(gti.var);
    }
}
class GT<T> {
    public static int var = 0;
    public void nothing(T x) {}
}

以上代码输出结果为：2！由于经过类型擦除，所有的泛型类实例都关联到同一份字节码上，泛型类的所有静态变量是共享的。

自动装箱与拆箱

对象相等比较

public static void main(String[] args) {
    Integer a = 1000;
    Integer b = 1000;
    Integer c = 100;
    Integer d = 100;
    System.out.println("a == b is " + (a == b));
    System.out.println("c == d is " + (c == d));
}

输出结果：

a == b is false
c == d is true

在Java 5中，在Integer的操作上引入了一个新功能来节省内存和提高性能。整型对象通过使用相同的对象引用实现了缓存和重用。

适用于整数值区间-128至+127。

只适用于自动装箱，使用构造函数创建对象不适用。

增强for循环

ConcurrentModificationException

for (Student stu : students) {
    if (stu.getId() == 2)
        students.remove(stu);
}

会抛出ConcurrentModificationException异常。

原因在于：增强for循环遍历List时使用的是Iterator。当使用Iterator遍历集合时，不允许通过集合自身的remove()等方法修改集合的结构（增删元素）。Iterator内部维护了一个expectedModCount字段，每次调用next()时都会检查集合的modCount是否与expectedModCount一致，如果不一致，说明集合在迭代过程中被外部修改了，于是立即抛出ConcurrentModificationException，这就是**fail-fast（快速失败）**机制。

所以，Iterator在工作的时候不允许被迭代的集合对象被外部修改其结构。但你可以使用Iterator本身的方法remove()来删除元素，Iterator.remove()方法会在删除当前迭代对象的同时更新expectedModCount，从而维护一致性。

总结

前面介绍了12种Java中常用的语法糖。所谓语法糖就是提供给开发人员便于开发的一种语法而已。但是这种语法只有开发人员认识。要想被执行，需要进行解糖，即转成JVM认识的语法。当我们把语法糖解糖之后，你就会发现其实我们日常使用的这些方便的语法，其实都是一些其他更简单的语法构成的。

有了这些语法糖，我们在日常开发的时候可以大大提升效率，但是同时也要避免过度使用。使用之前最好了解下原理，避免掉坑。