java閉包詳解

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一、為什麼需要閉包

  • 閉包的價值在於可以作為函數對象或者匿名函數,持有上下文數據,作為第一級對象進行傳遞和保存。
  • 閉包廣泛用於回調函數、函數式編程中。

二、閉包的概念

  • 閉包是一個可調用的對象,它記錄了一些信息,這些信息來自於創建他的作用域,用過這個定義 可以看出內部類是面向對象的閉包 因為他不僅包含外圍類對象的信息 還自動擁有一個指向此外圍類對象的引用 在此作用域內 內部類有權操作所有的成員 包括private成員;interfaceIncrementable。 (出自 java編程思想)
  • java中的內部類 採用 ”接口 + 內部類“ 實現。

三、java 內部類的幾種表現形式

內部類

     在JAVA中,內部類可以訪問到外圍類的變量、方法或者其它內部類等所有成員,即使它被定義成private了,但是外部類不能訪問內部類中的變量。這樣通過內部類就可以提供一種代碼隱藏和代碼組織的機制,並且這些被組織的代碼段還可以自由地訪 問到包含該內部類的外圍上下文環境。

public class DemoClass{
private int length =0;

private class InnerClass implements ILog
{
    @Override
    public void Write(String message) {          
        System.out.println("DemoClass.InnerClass:" + length);
    }
}

public ILog logger() {
    return new InnerClass();
}

public static void main(String[] args){
    DemoClass demoClass = new DemoClass();
    demoClass.logger().Write("abc");

    //new
    DemoClass dc = new DemoClass();
    InnerClass ic = dc.logger();
    ic.Write("abcde");
}
}

從上可見,InnerClass是定義在DemoClass內部的一個內部類,而且InnerClass還可以是Private。

  • 如何通過this顯式引用外圍類的變量? * 通過此格式進行引用:{外圍類名}.this.{變量名稱}。如: DemoClass. .length = message.length();

局部內部類

     局部內部類是指在方法的作用域內定義的的內部類。

public class DemoClass2 {
    private int length =0;

    public ILog logger() {
        //在方法體的作用域中定義此局部內部類
        class InnerClass implements ILog
        {
            @Override
            public void Write(String message) {
                length = message.length();
                System.out.println("DemoClass2.InnerClass:" + length);
            }
        }
        return new InnerClass();
    }
}

因為InnerClass類是定義在logger()方法體之內,所以InnerClass類在方法的外圍是不可見的。

匿名內部類

    匿名內部類就是匿名、沒有名字的內部類,通過匿名內部類可以更加簡潔的創建一個內部類。

public class DemoClass3 {
    private int length =0;

    public ILog logger() {
       return new ILog() {
            @Override
            public void Write(String message) {
                  length = message.length();
                  System.out.println("DemoClass3.AnonymousClass:" + length);
            }
       };
    }
}

由此可見,要創建一個匿名內部類,可以new關鍵字來創建。

  • 格式:new 接口名稱(){}

  • 格式:new 接口名稱(args…){}

final關鍵字

  閉包所綁定的本地變量必須使用final修飾符,以表示為一個恆定不變的數據,創建後不能被更改。

public class DemoClass4 {
    private int length =0;

    public ILog logger(int level) {//final int level
        //final
        final int logLevel = level+1;

        switch(level)
        {
            case 1:
                return new ILog() {
                    @Override
                    public void Write(String message) {
                        length = message.length();
                        System.out.println("DemoClass4.AnonymousClass:InfoLog " + length);
                        System.out.println(logLevel);
                    }
                };    
            default:
            return new ILog() {
                @Override
                public void Write(String message) {
                    length = message.length();
                    System.out.println("DemoClass4.AnonymousClass:ErrorLog " + length);
                    System.out.println(logLevel);
                }
            };

        }
    }

    public static void main(String[] args){
        DemoClass4 demoClass4 = new DemoClass4();
        demoClass4.logger(1).Write("abcefghi");
    }

}

從例子中可以看到,logger方法接受了一個level參數,以表示要寫的日誌等級,這個level參數如果直接賦給內部類中使用,會導致編譯時錯誤,提示level參數必須為final,這種機制防止了在閉包共享中變量取值錯誤的問題。解決方法可以像例子一樣在方法體內定義一下新的局部變量,標記為final,然後把參數level賦值給它:

  final int logLevel = level ;
  //或者直接參數中添加一個final修飾符:
  public ILog logger(final int level {

實例初始化

    匿名類的實例初始化相當於構造器的作用,但不能重載。

public ILog logger(final int level) throws Exception {

        return new ILog() {
            {
                //實例初始化,不能重載 
                if(level !=1)
                    throw new Exception("日誌等級不正確!");
            }

            @Override
            public void Write(String message) {
                length = message.length();
                System.out.println("DemoClass5.AnonymousClass:" + length);
            }
        };
    }

匿名內部類的實例初始化工作可以通過符號 {…} 來標記,可以在匿名內部類實例化時進行一些初始化的工作,但是因為匿名內部類沒有名稱,所以不能進行重載,如果必須進行重載,只能定義成命名的內部類。

四、閉包的問題

  1. 讓某些對象的生命週期加長。
    讓自由變量的生命週期變長,延長至回調函數執行完畢。
  2. 閉包共享。
    final關鍵字
interface Action
{
    void Run();
}

public class ShareClosure {

    List<Action> list = new ArrayList<Action>();

    public void Input()
    {
        for(int i=0;i<10;i++)
        {
            final int copy = i;
            list.add(new Action() {    
                @Override
                public void Run() {
                    System.out.println(copy);
                }
            });
        }
    }

    public void Output()
    {
        for(Action a : list){a.Run();}
    }

    public static void main(String[] args) {
        ShareClosure sc = new ShareClosure();
        sc.Input();
        sc.Output();

    }

}

這個例子創建一個接口列表List ,先向列表中創建 i 個匿名內部類new Action(),然後通過for遍歷讀出。 因為 i 變量在各個匿名內部類中使用,這裏產生了閉包共享,java編譯器會強制要求傳入匿名內部類中的變量添加final 關鍵字,所以這裏final int copy = i;需要做一個內存拷貝,否則編譯不過。