在 Java 8 中，为什么没有给数组提供 Iterable 的 forEach 方法？

Question

我一定是错过了什么。

在 Java 5 中，引入了 "for-each loop" statement (also called the enhanced for loop)。似乎它主要是为了迭代Collections而引入的。任何实现Iterable 接口的集合（或容器）类都可以使用“for-each 循环”进行迭代。也许由于历史原因，Java 数组没有实现Iterable 接口。但由于数组无处不在，javac 将接受在数组上使用 for-each 循环（生成相当于传统 for 循环的字节码）。

在 Java 8 中，forEach method 作为默认 方法添加到Iterable 接口。这使得将 lambda 表达式传递给集合（在迭代时）成为可能（例如list.forEach(System.out::println)）。但同样，阵列不享受这种待遇。 （我知道有一些解决方法）。

是否有技术原因导致javac 无法增强以接受forEach 中的数组，就像它在增强的for 循环中接受它们一样？似乎不需要数组实现Iterable 就可以生成代码。我是不是太天真了？

这对于语言的新手来说尤其重要，因为它们语法简单，所以很自然地使用数组。切换到列表并使用Arrays.asList(1, 2, 3) 并不自然。

Answer 1

假设将特殊代码添加到java编译器中来处理forEach。 然后可以提出许多类似的问题。 为什么我们不能写myArray.fill(0)？还是myArray.copyOfRange(from, to)？还是myArray.sort()？ myArray.binarySearch()? myArray.stream()?几乎Arrays 中的每个静态方法 接口可以转化为“数组类”对应的方法。 JDK 开发人员为什么要停下来 myArray.forEach()?但是请注意，每个这样的方法不仅必须添加到类库规范中， 但是进入更稳定和保守的Java语言规范。这也意味着，不仅 此类方法的实现将成为规范的一部分，但也将成为 java.util.function.Consumer 之类的类 应该在 JLS 中明确提及（这是提议的forEach 方法的参数）。 另请注意，需要将新的消费者添加到 标准库，如FloatConsumer、ByteConsumer 等，用于对应的数组类型。 目前 JLS 很少引用 java.lang 包之外的类型（有一些值得注意的例外 像java.util.Iterator)。这意味着一些稳定层。提议的更改对于 Java 语言来说过于激烈。

另外请注意，目前我们有一种可以直接为数组调用的方法（并且实现方式不同 来自java.lang.Object)：它是clone() 方法。它实际上在 javac 甚至 JVM 中添加了一些脏部分 因为它必须在任何地方特别处理。这会导致错误（例如，Java 8 JDK-8056051 中的方法引用处理不正确）。在 javac 中添加更多类似的复杂性可能会引入 更多类似的错误。

这样的功能可能会在不久的将来作为 Arrays 2.0 initiative。 这个想法是为将位于类库中的数组引入一些超类，所以 只需编写普通的 java 代码就可以添加新方法，而无需调整 javac/JVM。然而， 这也是一个非常难的特性，因为数组总是在 Java 中被特殊对待，并且， 据我所知，它是否会实施以及何时实施尚不清楚。

Answer 2

在 Java 语言和 JVM 中，数组有很多特殊情况。数组有一个 API，但它几乎不可见。就好像数组被声明为：

• implements Cloneable, Serializable
• public final int length
• public T[] clone() 其中T 是数组的组件类型

但是，这些声明在任何地方的任何源代码中都不可见。有关说明，请参阅 JLS 4.10.3 和 JLS 10.7。 Cloneable 和 Serializable 通过反射可见，并通过调用返回

Object[].class.getInterfaces()

也许令人惊讶的是，length 字段和 clone() 方法在反射中不可见。 length 字段根本不是字段；使用它会变成一个特殊的arraylength 字节码。对clone() 的调用会导致实际的虚方法调用，但如果接收者是数组类型，则由 JVM 专门处理。

值得注意的是，数组类没有实现Iterable 接口。

当在 Java SE 5 中添加增强型 for 循环（“for-each”）时，它支持右侧表达式的两种不同情况：Iterable 或数组类型 (JLS 14.14.2) .原因是 Iterable 实例和数组被增强的 for 语句处理完全不同。 JLS的那部分给出了完整的处理，但更简单地说，情况如下。

对于Iterable<T> iterable，代码

for (T t : iterable) {
    <loop body>
}

是语法糖

for (Iterator<T> iterator = iterable.iterator(); iterator.hasNext(); ) {
    t = iterator.next();
    <loop body>
}

对于数组T[]，代码

for (T t : array) {
    <loop body>
}

是语法糖

int len = array.length;
for (int i = 0; i < len; i++) {
    t = array[i];
    <loop body>
}

现在，为什么要这样做？数组当然可以实现Iterable，因为它们已经实现了其他接口。编译器也可以合成由数组支持的Iterator 实现。 （这有先例。编译器已经合成了静态values() 和valueOf() 方法，这些方法会自动添加到每个enum 类中，如JLS 8.9.3 中所述。）

但是数组是一个非常低级的构造，通过int 值访问数组预计是非常便宜的操作。将循环索引从0 运行到数组的长度是非常惯用的，每次递增一。数组上的增强型 for 循环正是这样做的。如果使用Iterable 协议实现数组上的增强for循环，我想大多数人会惊讶地发现循环数组涉及初始方法调用和内存分配（创建Iterator），然后每次循环迭代两次方法调用。

因此，当在 Java 8 中将默认方法添加到 Iterable 时，这根本不会影响数组。

正如其他人所指出的，如果您有 int、long、double 或引用类型的数组，则可以使用 Arrays.stream() 调用之一将其转换为流。这提供了对map()、filter()、forEach() 等的访问权限。

不过，如果 Java 语言和 JVM 中用于数组的特殊情况被 real 构造替换（同时修复一堆其他与数组相关的问题，例如糟糕的处理 2+ 维数组、2^31 长度限制等）。这是 John Rose 领导的“Arrays 2.0”调查的主题。请参阅 John 在 JVMLS 2012 上的演讲 (video, slides)。与此讨论相关的想法包括为数组引入一个实际接口，以允许库插入元素访问，以支持切片和复制等其他操作。

请注意，所有这些都是调查和未来的工作。在撰写本文时 (2016-02-23)，Java 路线图中没有任何来自这些数组增强功能的内容。