一 背景:

在使用Java8 lambda表达式的时候,可能会遇到这样的问题(Variable used in lambda expression should be final or effectively final,如下图:

意思是:lambda表达式中使用的变量应该是final或者有效的final,也就是说,lambda 表达式只能引用标记了 final 的外层局部变量,这就是说不能在 lambda 内部修改定义在域外的局部变量,否则会编译错误。(注意:这里变量指的是局部变量,而静态变量 & 实例变量不会提示这个错误的)

  下图实例变量不会报错

Lambda 可以引用的外部变量分为三种:

  1. 静态变量 & 实例变量
  2. 本地变量,并且必须是 final 或者 effectively final。

其中静态变量 & 实例变量在 Lambda 中可以进行修改,而本地变量则不行(final or effectively final)。

二、报错原因

Lambda 表达式使用一个外部变量时,本质上是对这个变量的拷贝。

        局部变量会保存在栈中,方法结束局部变量也会出栈,随后会被垃圾回收掉,而此时,内部类对象可能还存在,如果内部类对象这时直接去访问局部变量的话就会出问题,因为外部局部变量已经被回收了,解决办法就是把匿名内部类要访问的局部变量复制一份作为内部类对象的成员变量,查阅资料或者通过反编译工具对代码进行反编译会发现,底层确实定义了一个新的变量,通过内部类构造函数将外部变量复制给内部类变量。

为何还需要用final修饰?
         其实复制变量的方式会造成一个数据不一致的问题,在执行方法的时候局部变量的值改变了却无法通知匿名内部类的变量,随着程序的运行,就会导致程序运行的结果与预期不同,于是使用final修饰这个变量,使它成为一个常量,这样就保证了数据的一致性。

三、 解决方案

    1.添加final关键字修饰变量(不允许变量被修改)

     

    2. 不对变量进行修改、使变量是最终final(不允许变量被修改)

    3.使用 静态变量 or 实例变量(允许变量被修改)

四、静态变量与实例变量

       与外部本地变量不同,静态变量与实例变量却可以在 lambda 进行修改,原因是本地变量的生命周期在栈中,而静态变量与实例变量都是在堆上,本身就需要使用者自身去考虑线程安全、可见性等变量状态的问题了,因此没必要加以限制。

五、Java 编译器的局限

      虽然前面提到的 Lambda 表达式对于外部本地变量的限制,都是通过 Java 编译器来提供检查功能的,但对于引用类型,其内部变化是 Java 编译器无法触及的,因此会出现一些绕开 final 与 effectively final 的操作:

public class TestUtils {
    public static void main(String[] args) {

    }
    public void remote(Map<Integer, Integer> count) {
        int remoteKey = 1;
        int remoteValue = Integer.MAX_VALUE;
        int[] array = new int[]{remoteKey, remoteValue};
          count.forEach((key, val) -> {
            if (val < array[1]) {
                array[0] = key;
                array[1] = val;
            }
         });

    }
}

   因此,当在 Lambda 表达式中访问一个外部引用类型的对象时,需要注意这一点,采取一些手段(如不可变对象、不可变集合等)避免出现预期外的错误。

六、扩展

       我们知道,每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接,方法出口等信息,每个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
       就是说在执行方法的时候,局部变量会保存在栈中,方法结束局部变量也会出栈,随后会被垃圾回收掉,而此时,内部类对象可能还存在,如果内部类对象这时直接去访问局部变量的话就会出问题,因为外部局部变量已经被回收了,解决办法就是把lambda表达式要访问的局部变量复制一份作为内部类对象的成员变量,查阅资料或者通过反编译工具对代码进行反编译会发现,底层确实定义了一个新的变量,通过内部类构造函数将外部变量复制给内部类变量。

 为何还需要用 final 修饰?

      其实复制变量的方式会造成一个数据不一致的问题,在执行方法的时候局部变量的值改变了却无法通知匿名内部类的变量,随着程序的运行,就会导致程序运行的结果与预期不同,于是使用final修饰这个变量,使它成为一个常量,这样就保证了数据的一致性。

七、总结

  Java 8 中,Lambda 表达式,包括匿名内部类、内部类,访问外部本地变量时,该变量必须是 final 或者 effectively final 类型的,而静态变量、实例变量则不存在该限制。

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