Java新特性：數據類型可以扔掉了？

在很久很久以前，我們寫程式碼時要慎重的考慮變數的數據類型，比如下面這些：
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枚舉：儘管在 JDK 5 中增加了枚舉類型，但是 Class 文件常量池的 CONSTANT_Class_info 類型常量並沒有發生任何語義變化，仍然是代表一個類或介面的符號引用，沒有加入枚舉，也沒有增加過「CONSTANT_Enum_info」之類的「枚舉符號引用」常量。所以使用 enum 關鍵字定義常量，儘管從 Java 語法上看起來與使用 class 關鍵字定義類、使用 interface 關鍵字定義介面是同一層次的，但實際上這是由 Javac 編譯器做出來的假象，從位元組碼的角度來看，枚舉僅僅是一個繼承於 java.lang.Enum、自動生成了 values() 和 valueOf() 方法的普通 Java 類而已，因此枚舉也歸為引用類型了。

然而到了 JDK 10 時，我們就有了新的選擇，JDK 10 中新增了 var 局部變數推斷的功能，使用它我們可以很 happy 的忘記數據類型這件事了，那它是如何使用的呢？接下來我們一起來看。

1、使用對比

接下來我們就使用對比的方式，來體會一下 var 的作用。

場景一：定義字元串

舊寫法：

String str = "Hello, Java.";

新寫法：

var s = "Hello, Java.";

PS：這裡的舊寫法指的是 JDK 10 之前的版本，而新寫法指的是 JDK 10 以後（包含 JDK 10）的版本。

場景二：數值相加

舊寫法：

int num1 = 111;
double num2 = 555.666d;
double num3 = num1 + num2;
System.out.println(num3);

PS：當遇到不同類型相加時（int+ double）會發生數據類型向上轉型，因此 num3 就會升級為 double 類型。

新寫法：

var n1 = 111L;
var n2 = 555.666;
var n3 = n1 + n2;
System.out.println(n3);

場景三：集合

舊寫法：

List<Object> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("Java");

新寫法：

var list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("Java");

場景四：循環

舊寫法：

for (Object item : list) {
    System.out.println("item:" + item);
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    // do something...
}

新寫法：

for (var item : list) {
    System.out.println("item:" + item);
}
for (var i = 0; i < 10; i++) {
    // do something...
}

場景五：配合 Lambda 使用

舊寫法：

List<Object> flist = list.stream().filter(v ->
                v.equals("Java")).collect(Collectors.toList());
System.out.println(flist);

新寫法：

var flist = list.stream().filter(v ->
            	v.equals("Java")).collect(Collectors.toList());
System.out.println(flist);

2、優點分析

通過上面的示例我們可以看出， var 具備兩個明顯的優點：提高了程式碼的可讀性和命名對齊。

① 提高了可讀性

我們在沒有使用 var 之前，如果類型的名稱很長就會出現下面的這種情況：

InternationalCustomerOrderProcessor<AnonymousCustomer, SimpleOrder<Book>> orderProcessor = 
    createInternationalOrderProcessor(customer, order);

當限定每行不能超過 150 個字元的話，變數名就會被推到下一行顯示，這樣整個程式碼的可讀性就變得很低。但當我們使用了 var 之後，程式碼就變成了這樣：

var orderProcessor = createInternationalOrderProcessor(customer, order);

從上述的程式碼可以看出，當類型越長時，var（可讀性）的價值就越大。

② 命名對齊

在不使用 var 時，當遇到下面這種情況，程式碼就是這樣的：

// 顯式類型
No no = new No();
AmountIncrease<BigDecimal> more = new BigDecimalAmountIncrease();
HorizontalConnection<LinePosition, LinePosition> jumping =
  new HorizontalLinePositionConnection();
Variable variable = new Constant(6);
List<String> names = List.of("Java", "中文社群");

在使用了 var 之後，程式碼是這樣的：

var no = new No();
var more = new BigDecimalAmountIncrease();
var jumping = new HorizontalLinePositionConnection();
var variable = new Constant(6);
var names = List.of("Java", "中文社群");

從上述程式碼可以看出使用了 var 之後，命名對齊了，整個程式碼也變得更優雅了。

3、使用規則 & 反例

var 的實現來自於 JEP 286 (改善提議 286），詳情地址 ：//openjdk.java.net/jeps/286

從 JEP 286 的標題「局部變數類型推斷」可以看出，var 只能用於局部變數聲明，也就是說 var 必須滿足以下條件：

  • 它只能用於局部變數上；
  • 聲明時必須初始化；
  • 不能用作方法參數和全局變數（類變數）。

PS：因為 var 的實現必須根據等會右邊的程式碼進行類型推斷，因此它不能被賦值 null 或不被初始化。

反例一：未初始化和賦值 null

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反例二：中途類型更改

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反例三：全局變數

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反例四：作為返回值

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4、原理分析

經過前面的使用我們對 var 已經有了初步的認識，但 var 的實現原理是什麼呢？

為了搞清楚它的原理，我們對下面的程式碼進行了編譯（使用命令 javac MainTest.java）：
image.png
然後我們再用反編譯工具打開被編譯的類發現：var 竟然被替換成一個個確定的數據類型了，如下圖所示：
image.png
由此我們可以得出結論：var 關鍵字的實現和它的名字密切相關， var 只是局部類型推斷，它只會在 Java 編碼期和編譯期有效，當類被編譯為 class 文件時，var 就會變成一個個確定的數據類型（通過推斷得出）。 所以我們可以把 var 通俗的理解為 Java 的語法糖，使用它可以讓我們快速優雅的實現業務程式碼，但 var 在位元組碼層面是不存在的。

總結

本文我們介紹了 var（局部類型推斷）的使用，它可以用在局部變數、 for、 Lambda 的變數聲明中，但不能用在全局變數的聲明中，也不能用它作為方法的返回值，並且在聲明時一定要進行初始化（也不能賦值為 null）。使用 var 可以有效的提高程式碼的可讀性和命名對齊，它的實現原理，是在編譯期通過等號右側的程式碼進行類型推斷，然後再將 var 替換成確定的數據類型。

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