昨天有一個比較愛思考的同事和我提起一個問題：為什么匿名內(nèi)部類使用的局部變量和參數(shù)需要final修飾，而外部類的成員變量則不用？對這個問題我一直作為默認(rèn)的語法了，木有仔細(xì)想過為什么（在分析完后有點(diǎn)印象在哪本書上看到過，但是就是沒有找到，難道是我的幻覺？呵呵）。雖然沒有想過，但是還是借著之前研究過字節(jié)碼的基礎(chǔ)上，分析了一些，感覺上是找到了一些答案，分享一下；也希望有大牛給指出一些不足的地方。
假如我們有以下的代碼：
| interface Printer { public void print(); } class MyApplication { private int field = 10; public void print(final Integer param) { final long local = 100; final long local2 = param.longValue() + 100; Printer printer = new Printer() { @Override public void print() { System.out.println("Local value: " + local); System.out.println("Local2 value: " + local2); System.out.println("Parameter: " + param); System.out.println("Field value: " + field); } }; printer.print(); } } |
這里因?yàn)閜aram要在匿名內(nèi)部類的print()方法中使用，因而它要用final修飾；local/local2是局部變量，因而也需要final修飾；而field是外部類MyApplication的字段，因而不需要final修飾。這種設(shè)計是基于什么理由呢？
我想這個問題應(yīng)該從Java是如何實(shí)現(xiàn)匿名內(nèi)部類的。其中有兩點(diǎn)：
1、匿名內(nèi)部類可以使用外部類的變量（局部或成員變來那個）。
2、匿名內(nèi)部類中不同的方法可以共享這些變量。
根據(jù)這兩點(diǎn)信息我們就可以分析，可能這些變量會在匿名內(nèi)部類的字段中保存著，并且在構(gòu)造的時候?qū)⑺麄兊闹?引用傳入內(nèi)部類。這樣就可以保證同時實(shí)現(xiàn)上述兩點(diǎn)了。
事實(shí)上，Java就是這樣設(shè)計的，并且所謂匿名類，其實(shí)并不是匿名的，只是編譯器幫我們命名了而已。這點(diǎn)我們可以通過這兩個類編譯出來的字節(jié)碼看出來：
| class levin.test.anonymous.MyApplication$1 implements levin.test.anonymous.Printer { final synthetic levin.test.anonymous.MyApplication this$0; private final synthetic long val$local2; private final synthetic java.lang.Integer val$param; MyApplication$1(levin.test.anonymous.MyApplication arg0, long arg1, java.lang.Integer arg2); 0 aload_0 [this] 1 aload_1 [arg0] 2 putfield levin.test.anonymous.MyApplication$1.this$0 : levin.test.anonymous.MyApplication [16] 5 aload_0 [this] 6 lload_2 [arg1] 7 putfield levin.test.anonymous.MyApplication$1.val$local2 : long [18] 10 aload_0 [this] 11 aload 4 [arg2] 13 putfield levin.test.anonymous.MyApplication$1.val$param : java.lang.Integer [20] 16 aload_0 [this] 17 invokespecial java.lang.Object() [22] 20 return Line numbers: [pc: 0, line: 1] [pc: 16, line: 13] Local variable table: [pc: 0, pc: 21] local: this index: 0 type: new levin.test.anonymous.MyApplication(){} public void print(); 0 getstatic java.lang.System.out : java.io.PrintStream [30] 3 ldc <String "Local value: 100"> [36] 5 invokevirtual java.io.PrintStream.println(java.lang.String) : void [38] 8 getstatic java.lang.System.out : java.io.PrintStream [30] 11 new java.lang.StringBuilder [44] 14 dup 15 ldc <String "Local2 value: "> [46] 17 invokespecial java.lang.StringBuilder(java.lang.String) [48] 20 aload_0 [this] 21 getfield levin.test.anonymous.MyApplication$1.val$local2 : long [18] 24 invokevirtual java.lang.StringBuilder.append(long) : java.lang.StringBuilder [50] 27 invokevirtual java.lang.StringBuilder.toString() : java.lang.String [54] 30 invokevirtual java.io.PrintStream.println(java.lang.String) : void [38] 33 getstatic java.lang.System.out : java.io.PrintStream [30] 36 new java.lang.StringBuilder [44] 39 dup 40 ldc <String "Parameter: "> [58] 42 invokespecial java.lang.StringBuilder(java.lang.String) [48] 45 aload_0 [this] 46 getfield levin.test.anonymous.MyApplication$1.val$param : java.lang.Integer [20] 49 invokevirtual java.lang.StringBuilder.append(java.lang.Object) : java.lang.StringBuilder [60] 52 invokevirtual java.lang.StringBuilder.toString() : java.lang.String [54] 55 invokevirtual java.io.PrintStream.println(java.lang.String) : void [38] 58 getstatic java.lang.System.out : java.io.PrintStream [30] 61 new java.lang.StringBuilder [44] 64 dup 65 ldc <String "Field value: "> [63] 67 invokespecial java.lang.StringBuilder(java.lang.String) [48] 70 aload_0 [this] 71 getfield levin.test.anonymous.MyApplication$1.this$0 : levin.test.anonymous.MyApplication [16] 74 invokestatic levin.test.anonymous.MyApplication.access$0(levin.test.anonymous.MyApplication) : int [65] 77 invokevirtual java.lang.StringBuilder.append(int) : java.lang.StringBuilder [71] 80 invokevirtual java.lang.StringBuilder.toString() : java.lang.String [54] 83 invokevirtual java.io.PrintStream.println(java.lang.String) : void [38] 86 return Line numbers: [pc: 0, line: 16] [pc: 8, line: 17] [pc: 33, line: 18] [pc: 58, line: 19] [pc: 86, line: 20] Local variable table: [pc: 0, pc: 87] local: this index: 0 type: new levin.test.anonymous.MyApplication(){} Inner classes: [inner class info: #1 levin/test/anonymous/MyApplication$1, outer class info: #0 inner name: #0, accessflags: 0 default] Enclosing Method: #66 #77 levin/test/anonymous/MyApplication.print(Ljava/lang/Integer;)V } |
這些字段在構(gòu)造函數(shù)中賦值，而構(gòu)造函數(shù)則是在MyApplication.print()方法中調(diào)用。
由此，我們可以得出一個結(jié)論：Java對匿名內(nèi)部類的實(shí)現(xiàn)是通過編譯器來支持的，即通過編譯器幫我們產(chǎn)生一個匿名類的類名，將所有在匿名類中用到的局部變量和參數(shù)做為內(nèi)部類的final字段，同是內(nèi)部類還會引用外部類的實(shí)例。其實(shí)這里少了local的變量，這是因?yàn)閘ocal是編譯器常量，編譯器對它做了替換的優(yōu)化。
其實(shí)Java中很多語法都是通過編譯器來支持的，而在虛擬機(jī)/字節(jié)碼上并沒有什么區(qū)別，比如這里的final關(guān)鍵字，其實(shí)細(xì)心的人會發(fā)現(xiàn)在字節(jié)碼中，param參數(shù)并沒有final修飾，而final本身的很多實(shí)現(xiàn)就是由編譯器支持的。類似的還有Java中得泛型和逆變、協(xié)變等。這是題外話。
有了這個基礎(chǔ)后，我們就可以來分析為什么有些要用final修飾，有些卻不用的問題。
首先我們來分析local2變量，在”匿名類”中，它是通過構(gòu)造函數(shù)傳入到”匿名類”字段中的，因?yàn)樗腔绢愋停蚨趬蛑瘮?shù)中賦值時（撇開對函數(shù)參數(shù)傳遞不同虛擬機(jī)的不同實(shí)現(xiàn)而產(chǎn)生的不同效果），它事實(shí)上只是值的拷貝；因而加入我們可以在”匿名類”中得print()方法中對它賦值，那么這個賦值對外部類中得local2變量不會有影響，而程序員在讀代碼中，是從上往下讀的，所以很容易誤認(rèn)為這段代碼賦值會對外部類中得local2變量本身產(chǎn)生影響，何況在源碼中他們的名字都是一樣的，所以我認(rèn)為了避免這種confuse導(dǎo)致的一些問題，Java設(shè)計者才設(shè)計出了這樣的語法。
對引用類型，其實(shí)也是一樣的，因?yàn)橐玫膫鬟f事實(shí)上也只是傳遞引用的數(shù)值（簡單的可以理解成為地址），因而對param，如果可以在”匿名類”中賦值，也不會在外部類的print()后續(xù)方法產(chǎn)生影響。雖然這樣，我們還是可以在內(nèi)部類中改變引用內(nèi)部的值的，如果引用類型不是只讀類型的話；在這里Integer是只讀類型，因而我們沒法這樣做。（如果學(xué)過C++的童鞋可以想想常量指針和指針常量的區(qū)別）。
現(xiàn)在還剩下最后一個問題：為什么引用外部類的字段卻是可以不用final修飾的呢？細(xì)心的童鞋可能也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)答案了，因?yàn)閮?nèi)部類保存了外部類的引用，因而內(nèi)部類中對任何字段的修改都回真實(shí)的反應(yīng)到外部類實(shí)例本身上，所以不需要用final來修飾它。
這個問題基本上就分析到這里了，不知道我有沒有表達(dá)清楚了。
加點(diǎn)題外話吧。
首先是，對這里的字節(jié)碼，其實(shí)還有一點(diǎn)可以借鑒的地方，就是內(nèi)部類在使用外部類的字段時不是直接取值，而是通過編譯器在外部類中生成的靜態(tài)的access$0()方法來取值，我的理解，這里Java設(shè)計者想盡量避免其他類直接訪問一個類的數(shù)據(jù)成員，同時生成的access$0()方法還可以被其他類所使用，這遵循了面向?qū)ο笤O(shè)計中的兩個重要原則：封裝和復(fù)用。
另外，對這個問題也讓我意識到了即使是語言語法層面上的設(shè)計都是有原因可循的，我們要善于多問一些為什么，理解這些設(shè)計的原因和局限，記得曾聽到過一句話：知道一門技術(shù)的局限，我們才能很好的理解這門技術(shù)可以用來做什么。也只有這樣我們才能不斷的提高自己。在解決了這個問題后，我突然冒出了一句說Java這樣設(shè)計也是合理的。是啊，語法其實(shí)就一幫人創(chuàng)建的一種解決某些問題的方案，當(dāng)然有合理和不合理之分，我們其實(shí)不用對它視若神圣。
之前有進(jìn)過某著名高校的研究生群，即使在那里，碼農(nóng)論也是甚囂塵上，其實(shí)碼農(nóng)不碼農(nóng)并不是因?yàn)槌绦騿T這個職位引起的，而是個人引起的，我們要不斷理解代碼內(nèi)部的本質(zhì)才能避免一直做碼農(nóng)的命運(yùn)那。個人愚見而已，呵呵。