JVM总结-Java语法糖与Java编译器

自动装箱与自动拆箱

首先要提到的即是 Java 的自动装箱（auto-boxing）和自动拆箱（auto-unboxing）。

咱们知道，Java 语言拥有 8 个基本类型，每一个基本类型都有对应的包装（wrapper）类型。

之因此须要包装类型，是由于许多 Java 核心类库的 API 都是面向对象的。举个例子，Java 核心类库中的容器类，就只支持引用类型。

当须要一个可以存储数值的容器类时，咱们每每定义一个存储包装类对象的容器。

对于基本类型的数值来讲，咱们须要先将其转换为对应的包装类，再存入容器之中。在 Java 程序中，这个转换能够是显式，也能够是隐式的，后者正是 Java 中的自动装箱。

public int foo() { ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(); list.add(0); int result = list.get(0); return result; }

以上图中的 Java 代码为例。我构造了一个 Integer 类型的 ArrayList，而且向其中添加一个 int 值 0。而后，我会获取该 ArrayList 的第 0 个元素，并做为 int 值返回给调用者。这段代码对应的 Java 字节码以下所示：

public int foo(); Code: 0: new java/util/ArrayList 3: dup 4: invokespecial java/util/ArrayList."<init>":()V 7: astore_1 8: aload_1 9: iconst_0 10: invokestatic java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 13: invokevirtual java/util/ArrayList.add:(Ljava/lang/Object;)Z 16: pop 17: aload_1 18: iconst_0 19: invokevirtual java/util/ArrayList.get:(I)Ljava/lang/Object; 22: checkcast java/lang/Integer 25: invokevirtual java/lang/Integer.intValue:()I 28: istore_2 29: iload_2 30: ireturn

当向泛型参数为 Integer 的 ArrayList 添加 int 值时，便须要用到自动装箱了。在上面字节码偏移量为 10 的指令中，咱们调用了 Integer.valueOf 方法，将 int 类型的值转换为 Integer 类型，再存储至容器类中。

public static Integer valueOf(int i) { if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]; return new Integer(i); }

这是 Integer.valueOf 的源代码。能够看到，当请求的 int 值在某个范围内时，咱们会返回缓存了的 Integer 对象；而当所请求的 int 值在范围以外时，咱们则会新建一个 Integer 对象。

在介绍反射的那一篇中，我曾经提到参数 java.lang.Integer.IntegerCache.high。这个参数将影响这里面的 IntegerCache.high。

也就是说，咱们能够经过配置该参数，扩大 Integer 缓存的范围。Java 虚拟机参数 -XX:+AggressiveOpts 也会将 IntegerCache.high 调整至 20000。

奇怪的是，Java 并不支持对 IntegerCache.low 的更改，也就是说，对于小于 -128 的整数，咱们没法直接使用由 Java 核心类库所缓存的 Integer 对象。

当从泛型参数为 Integer 的 ArrayList 取出元素时，咱们获得的实际上也是 Integer 对象。若是应用程序期待的是一个 int 值，那么就会发生自动拆箱。

在咱们的例子中，自动拆箱对应的是字节码偏移量为 25 的指令。该指令将调用 Integer.intValue 方法。这是一个实例方法，直接返回 Integer 对象所存储的 int 值。

泛型与类型擦除

你可能已经留意到了，在前面例子生成的字节码中，往 ArrayList 中添加元素的 add 方法，所接受的参数类型是 Object；而从 ArrayList 中获取元素的 get 方法，其返回类型一样也是 Object。

前者还好，可是对于后者，在字节码中咱们须要进行向下转换，将所返回的 Object 强制转换为 Integer，方能进行接下来的自动拆箱。

之因此会出现这种状况，是由于 Java 泛型的类型擦除。这是个什么概念呢？简单地说，那即是 Java 程序里的泛型信息，在 Java 虚拟机里所有都丢失了。这么作主要是为了兼容引入泛型以前的代码。

固然，并非每个泛型参数被擦除类型后都会变成 Object 类。对于限定了继承类的泛型参数，通过类型擦除后，全部的泛型参数都将变成所限定的继承类。也就是说，Java 编译器将选取该泛型所能指代的全部类中层次最高的那个，做为替换泛型的类。

class GenericTest<T extends Number> { T foo(T t) { return t; } }

举个例子，在上面这段 Java 代码中，我定义了一个 T extends Number 的泛型参数。它所对应的字节码以下所示。能够看到，foo 方法的方法描述符所接收参数的类型以及返回类型都为 Number。方法描述符是 Java 虚拟机识别方法调用的目标方法的关键。

T foo(T); descriptor: (Ljava/lang/Number;)Ljava/lang/Number; flags: (0x0000) Code: stack=1, locals=2, args_size=2
       0: aload_1 1: areturn Signature: (TT;)TT;

既然泛型会被类型擦除，那么咱们还有必要用它吗？

我认为是有必要的。Java 编译器能够根据泛型参数判断程序中的语法是否正确。举例来讲，尽管通过类型擦除后，ArrayList.add 方法所接收的参数是 Object 类型，可是往泛型参数为 Integer 类型的 ArrayList 中添加字符串对象，Java 编译器是会报错的。

桥接方法

泛型的类型擦除带来了很多问题。其中一个即是方法重写。

总结与实践

今天我主要介绍了 Java 编译器对几个语法糖的处理。

基本类型和其包装类型之间的自动转换，也就是自动装箱、自动拆箱，是经过加入 [Wrapper].valueOf（如 Integer.valueOf）以及 [Wrapper].[primitive]Value（如 Integer.intValue）方法调用来实现的。

Java 程序中的泛型信息会被擦除。具体来讲，Java 编译器将选取该泛型所能指代的全部类中层次最高的那个，做为替换泛型的具体类。

因为 Java 语义与 Java 字节码中关于重写的定义并不一致，所以 Java 编译器会生成桥接方法做为适配器。此外，我还介绍了 foreach 循环以及字符串 switch 的编译。