一个谜团
如果你用过类似guava这种“伪函数式编程”风格的library的话，那下面这种风格的代码对你来说应该不陌生：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
public void tryUsingGuava() {
final int expectedLength = 4;
Iterables.filter(Lists.newArrayList("123", "1234"), new Predicate<String>() {
@Override
public boolean apply(String str) {
return str.length() == expectedLength;
}
});
}
|
这段代码对一个字符串的list进行过滤，从中找出长度为4的字符串。看起来很是平常，没什么特别的。
但是，声明expectedLength时用的那个final看起来有点扎眼，把它去掉试试：
error: local variable expectedLength is accessed from within inner class; needs to be declared final
结果Java编译器给出了如上的错误，看起来匿名内部类只能够访问final的局部变量。但是，为什么呢？其他的语言也有类似的规定吗？
在开始用其他语言做实验之前我们先把问题简化一下，不要再带着guava了，我们去除掉噪音，把问题归结为：
为什么Java中的匿名内部类只可以访问final的局部变量呢？其他语言中的匿名函数也有类似的限制吗？
Scala中有类似的规定吗？
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
|
def tryAccessingLocalVariable {
var number = 123
println(number)
var lambda = () => {
number = 456
println(number)
}
lambda.apply()
println(number)
}
|
上面的Scala代码是合法的，number变量是声明为var的，不是val（类似于Java中的final）。而且在匿名函数中可以修改number的值。
看来Scala中没有类似的规定。
C#中有类似的规定吗？
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
|
public void tryUsingLambda ()
{
int number = 123;
Console.WriteLine (number);
Action action = () => {
number = 456;
Console.WriteLine (number);
};
action ();
Console.WriteLine (number);
}
|
这段C#代码也是合法的，number这个局部变量在lambda表达式内外都可以访问和赋值。
看来C#中也没有类似的规定。
分析谜团
三门语言中只有Java有这种限制，那我们分析一下吧。先来看一下Java中的匿名内部类是如何实现的：
先定义一个接口：
1
2
3
|
public interface MyInterface {
void doSomething();
}
|
然后创建这个接口的匿名子类：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
|
public class TryUsingAnonymousClass {
public void useMyInterface() {
final Integer number = 123;
System.out.println(number);
MyInterface myInterface = new MyInterface() {
@Override
public void doSomething() {
System.out.println(number);
}
};
myInterface.doSomething();
System.out.println(number);
}
}
|
这个匿名子类会被编译成一个单独的类，反编译的结果是这样的：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
|
class TryUsingAnonymousClass$1
implements MyInterface {
private final TryUsingAnonymousClass this$0;
private final Integer paramInteger;
TryUsingAnonymousClass$1(TryUsingAnonymousClass this$0, Integer paramInteger) {
this.this$0 = this$0;
this.paramInteger = paramInteger;
}
public void doSomething() {
System.out.println(this.paramInteger);
}
}
|
可以看到名为number的局部变量是作为构造方法的参数传入匿名内部类的（以上代码经过了手动修改，真实的反编译结果中有一些不可读的命名）。
如果Java允许匿名内部类访问非final的局部变量的话，那我们就可以在TryUsingAnonymousClass$1中修改paramInteger，但是这不会对number的值有影响，因为它们是不同的reference。
这就会造成数据不同步的问题。
所以，谜团解开了：Java为了避免数据不同步的问题，做出了匿名内部类只可以访问final的局部变量的限制。
但是，新的谜团又出现了：
Scala和C#为什么没有类似的限制呢？它们是如何处理数据同步问题的呢？
上面出现过的那段Scala代码中的lambda表达式会编译成这样：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
|
public final class TryUsingAnonymousClassInScala$$anonfun$1 extends AbstractFunction0.mcV.sp
implements Serializable {
public static final long serialVersionUID = 0L;
private final IntRef number$2;
public final void apply() {
apply$mcV$sp();
}
public void apply$mcV$sp() {
this.number$2.elem = 456;
Predef..MODULE$.println(BoxesRunTime.boxToInteger(this.number$2.elem));
}
public TryUsingAnonymousClassInScala$$anonfun$1(TryUsingAnonymousClassInScala $outer, IntRef number$2) {
this.number$2 = number$2;
}
}
|
可以看到number也是通过构造方法的参数传入的，但是与Java的不同是这里的number不是直接传入的，是被IntRef包装了一层然后才传入的。对number的值修改也是通过包装类进行的：this.number$2.elem = 456;
这样就保证了lambda表达式内外访问到的是同一个对象。
再来看看C#的处理方式，反编译一下，发现C#编译器生成了如下的一个类：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
|
private sealed class <tryUsingLambda>c__AnonStorey0
{
internal int number;
internal void <>m__0 ()
{
this.number = 456;
Console.WriteLine (this.number);
}
}
|
把number包装在这个类内，这样就保证了lambda表达式内外使用的都是同一个number，即便重新赋值也可以保证内外部的数据是同步的。
小结
Scala和C#的编译器通过把局部变量包装在另一个对象中，来实现lambda表达式内外的数据同步。
而Java的编译器由于未知的原因（怀疑是为了图省事儿？）没有做包装局部变量这件事儿，于是就只好强制用户把局部变量声明为final才能在匿名内部类中使用来避免数据不同步的问题。
