За счет чего работают лямбда-выражения и что происходит 'под капотом'?

Лямбда-выражения в Java работают за счет следующих механизмов:

1. Функциональные интерфейсы: Лямбда-выражение должно быть присвоено переменной, возвращено из метода или передано в метод, тип которого является функциональным интерфейсом. Функциональный интерфейс — это интерфейс с ровно одним абстрактным методом (SAM - Single Abstract Method). Аннотация @FunctionalInterface является опциональной, но рекомендуется для проверки компилятором.

2. Инвокация динамики (invokeDynamic): Вместо генерации анонимного внутреннего класса в байткоде на этапе компиляции, как это делалось для старых версий анонимных классов, Java использует инструкцию invokeDynamic. Эта инструкция была добавлена в Java 7 для поддержки динамически типизированных языков на JVM, а в Java 8 используется для реализации лямбда-выражений и ссылок на методы. invokeDynamic откладывает разрешение вызова метода до момента выполнения (runtime).

Что происходит 'под капотом':

На этапе компиляции:

• Компилятор анализирует лямбда-выражение.
• Он определяет тип функционального интерфейса, к которому приводится лямбда.
• Генерируется специальный синтетический метод (часто с префиксом lambda$) в том же классе, который содержит логику лямбда-выражения. Этот метод имеет такую же сигнатуру, как и абстрактный метод функционального интерфейса.
• В месте использования лямбда-выражения компилятор генерирует инструкцию invokeDynamic. Эта инструкция содержит ссылку на bootstrap method (LambdaMetafactory.metafactory).

На этапе выполнения (runtime):

• Когда JVM встречает инструкцию invokeDynamic, она первый раз вызывает bootstrap method (LambdaMetafactory.metafactory).
• Bootstrap method (LambdaMetafactory.metafactory) динамически генерирует в памяти загрузчик вызова (call site).
• Загрузчик вызова создает и возвращает экземпляр класса, котор