Lambda ifadələri necə işləyir və 'qapağın altında' nə baş verir?

Java-da lambda ifadələri aşağıdakı mexanizmlər hesabına işləyir:

1. Funksional interfeysler: Lambda ifadəsi dəyişənə təyin edilməli, metoddan geri qaytarılmalı və ya funksional interfeys tipinə malik metodlara ötürülməlidir. Funksional interfeys tək bir abstrakt metoda (SAM - Single Abstract Method) malik interfeysdir. @FunctionalInterface annotasiyası opsionaldır, lakin kompilyator tərəfindən yoxlama üçün tövsiyə olunur.

2. Dinamik çağırış (invokeDynamic): Java, köhnə anonim siniflər üçün bytecode-də anonim daxili sinif yaratmaq yerinə, invokeDynamic əmri istifadə edir. Bu əmri Java 7-də dinamik tipli dilləri JVM-də dəstəkləmək üçün əlavə olunmuşdur və Java 8-də lambda ifadələri və metod referanslarının həyata keçirilməsi üçün istifadə olunur. invokeDynamic çağırışın həllini icra zamanı (runtime) təxirə salır.

"Altında baş verənlər":

Tərcümə mərhələsində:

• Kompilyator lambda ifadəsini analiz edir.
• Lambda ilə əlaqəli funksional interfeysin tipini müəyyən edir.
• Eyni sinifdə xüsusi sintetik metod (adətən lambda$ prefiksi ilə) yaradılır, bu metod lambda ifadəsinin loqikasını ehtiva edir. Bu metod funksional interfeysin abstrakt metoduyla eyni imzaya malikdir.
• Lambda istifadə olunduğu yerdə, kompilyator invokeDynamic əmri yaradır. Bu əmrin içində bootstrap method (LambdaMetafactory.metafactory) üçün referans var.

İcrada (runtime):

• JVM invokeDynamic əmrinə rast gələndə ilk dəfə bootstrap method (LambdaMetafactory.metafactory) çağırılır.
• Bootstrap method (LambdaMetafactory.metafactory) dinamik olaraq yaddaşda call site yaradır.
• Call site, funksional interfeysi həyata keçirən sinifin nümunəsini yaradır və geri qaytarır. Bu nümunə:
  • İstənilən vaxt yaradılmış ola bilər (məsələn, Constant CallSite istifadə edilərək).
  • Sonrakı istifadə üçün cache-lənə bilər (stateless lambda üçün).
  • Artıq mövcud olan nümunəyə istinad kimi təqdim oluna bilər (məsələn, Serializable ilə stateless lambda üçün).
• Yaradılan sinif, funksional interfeys metodunun çağırışını, kompilyator tərəfindən yaradılmış sintetik metod (lambda$) vasitəsilə həyata keçirir.
• Birinci çağırışdan sonra, bootstrap method yaddaşda hansı obyektin geri qaytarılacağını qeyd edir və növbəti invokeDynamic çağırışları bu obyektə sürətli şəkildə çıxış edə və ya birbaşa çağırış edə bilər, yenidən bootstrap method çağırmadan.

Beləliklə, lambda-lar hər dəfə yeni sinif yaratmır. Variablları xarici kontekstdən (stateless lambda) tutmayan lambda-lar üçün, funksional interfeysin həyata keçirilməsi singleton və ya yadda saxlanılan instansiya ola bilər. Variablları tutan lambda-lar (stateful lambda) yeni sinif nümunəsinin yaradılmasını tələb edir.

invokeDynamic istifadə etməklə JIT-compiler, funksional interfeys metod çağırışlarını ənənəvi anonim sinif modellərindən daha səmərəli optimallaşdıra bilər, çünki JIT icra zamanı daha məlumatlı qərarlar qəbul edə bilər.

// Funksional interfeys nümunəsi
@FunctionalInterface
interface MyFunction {
    String apply(String input);
}

public class LambdaExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Lambda ifadəsindən istifadə
        MyFunction func = s -> "Processed: " + s;

        String result = func.apply("Test");
        System.out.println(result);
    }
}