Java中使用Lambda为什么只能使用 final 变量?

一、Lambda表达式引用的变量必须是final或 effectively final

在Lambda表达式中，如果引用了外部的变量，则这些变量必须是final或 effectively final。final变量表示它的值不可变，而 effectively final变量在Lambda表达式中被隐式视为final，即它的值在Lambda表达式中不可再被修改。这个限制是为了避免在Lambda表达式中修改外部变量引发线程安全问题。Lambda表达式是一种闭包，它可以访问外部作用域的变量，如果允许在Lambda表达式内部修改这些变量，可能导致多个线程同时修改同一个变量，引发线程安全问题。

二、Lambda表达式创建的对象需要保证线程安全

Lambda表达式在运行时会创建一个实现了函数接口的匿名内部类对象。如果Lambda表达式引用的变量是可变的，那么这个对象的状态可能会发生变化。在多线程环境下，可能会有多个线程同时访问和修改这个对象的状态，导致线程安全问题。为了避免这种情况，Lambda表达式要求引用的变量是final或 effectively final，从而保证对象的状态不会发生变化，从而保证Lambda表达式的线程安全性。

三、Lambda表达式的背后机制

Lambda表达式在编译时会生成一个实现了函数接口的匿名内部类。在这个匿名内部类中，会持有对外部变量的引用。由于Java中的局部变量是存储在栈上的，而Lambda表达式可能在其他线程中执行，如果外部变量不是final或 effectively final，其生命周期可能超过方法的执行，可能导致访问已经不存在的变量，造成不确定的结果。为了避免这种情况，Java要求Lambda表达式引用的变量必须是final或 effectively final。

四、简化Lambda表达式的实现

将Lambda表达式引用的变量限制为final或 effectively final，可以使得编译器在生成字节码时更容易进行优化。因为final变量的值在Lambda表达式中不可变，编译器可以将其值直接嵌入到Lambda表达式的实现中，而不需要在运行时进行变量的访问。这样可以提高Lambda表达式的执行效率，同时简化编译器的实现。

五、Lambda表达式的语义清晰

将Lambda表达式引用的变量限制为final或 effectively final，可以使得Lambda表达式的语义更加清晰明了。因为final变量表示它的值不可变，这样在Lambda表达式中引用的变量就具有了固定的值，不会受到外部修改的影响，使得Lambda表达式的行为更加可预测。

延伸阅读

Lambda是什么

Lambda是一种匿名函数（Anonymous Function）的概念，它是计算机科学中的一个术语。Lambda表达式在编程中被广泛应用，在许多编程语言中都有支持。Lambda表达式允许我们在需要使用函数的地方直接定义一个简洁的函数体，而不必显式地定义一个具名函数。它通常用于函数式编程和匿名函数的场景，可以提高代码的简洁性和可读性。

Lambda表达式由参数列表、箭头符号”->”和函数体组成。参数列表指定函数的输入参数，箭头符号”->”将参数列表与函数体分隔开，函数体表示函数的执行逻辑。Lambda表达式的优点在于它可以使代码更加紧凑和灵活，尤其在处理集合、迭代和回调等场景下非常方便。通过Lambda表达式，我们可以更轻松地在代码中传递函数作为参数、定义函数式接口和编写函数式编程风格的代码。