JAva foreach実現原理

JAva.util.Listはjava.lang.Iterableインタフェースを実現した.
jdk apiドキュメントでは、Iterableインタフェースについて説明しています.このインタフェースを実装すると、オブジェクトが「foreach」文のターゲットになることができます.しかし、どう見てもIterableインタフェースには特別なところはなく、反復器を定義しているだけです.

public interface Iterable<T> {  
    /** 
     * Returns an iterator over a set of elements of type T. 
     *  
     * @return an Iterator. 
     */  
    Iterator<T> iterator();  
}

どのようにforeachを実現したのか、コンパイラが最適化したのかを考えて、最終的にコンパイルされたバイトコードを見ました.

public class Iterable_eros {  
    List<String> strings;  
    public void display(){  
        for(String s : strings){  
            System.out.println(s);  
        }  
    }      
}

対応するバイトコードは次のとおりです.

public void display (){  
line0    : aload_0    
           getfield  java.util.List my.lang.Iterable_eros.strings  
           invokeinterface  java.util.Iterator java.util.List.iterator() 1  
           astore_2    
           goto  line30  
line13   : aload_2    
           invokeinterface  java.lang.Object java.util.Iterator.next() 1  
           checkcast  java.lang.String  
           astore_1    
line23   : getstatic  java.io.PrintStream java.lang.System.out  
           aload_1    
line27   : invokevirtual  void java.io.PrintStream.println(java.lang.String)  
line30   : aload_2    
           invokeinterface  boolean java.util.Iterator.hasNext() 1  
           ifne  line13  
line39   : return

やっぱり間違えてないですね!foreach構文は最終的にコンパイラによってIterator.hasNext()とIterator.next()の呼び出しに変換されることがわかります.利用者である私たちは、jdkが私たちにこれらの細部を暴露する必要はなく、Iteratorの存在を知る必要もなく、jdkの強さを認識しているのではないでしょうか.
自分の考えを確かめるために、またIteratorでリストを巡る方法でバイトコードを調べてみましたが、やはりforeachの形式とほぼ同じで、もちろんこれは後話です~

public void display(){  
    for(String s : strings){  
        System.out.println(s);  
    }  
          
    Iterator<String> iterator = strings.iterator();  
    while(iterator.hasNext()){  
        String s = iterator.next();  
        System.out.println(s);  
    }  
}

対応するバイトコードは次のとおりです.

public void display (){  
line0    : aload_0    
           getfield  java.util.List my.lang.Iterable_eros.strings  
           invokeinterface  java.util.Iterator java.util.List.iterator() 1  
           astore_2    
           goto  line30  
line13   : aload_2    
           invokeinterface  java.lang.Object java.util.Iterator.next() 1  
           checkcast  java.lang.String  
           astore_1    
line23   : getstatic  java.io.PrintStream java.lang.System.out  
           aload_1    
line27   : invokevirtual  void java.io.PrintStream.println(java.lang.String)  
line30   : aload_2    
           invokeinterface  boolean java.util.Iterator.hasNext() 1  
           ifne  line13  
           aload_0    
           getfield  java.util.List my.lang.Iterable_eros.strings  
           invokeinterface  java.util.Iterator java.util.List.iterator() 1  
           astore_1    
line49   : goto  line69  
line52   : aload_1    
           invokeinterface  java.lang.Object java.util.Iterator.next() 1  
           checkcast  java.lang.String  
           astore_2    
line62   : getstatic  java.io.PrintStream java.lang.System.out  
           aload_2    
line66   : invokevirtual  void java.io.PrintStream.println(java.lang.String)  
line69   : aload_1    
           invokeinterface  boolean java.util.Iterator.hasNext() 1  
           ifne  line52  
line78   : return

ここでは、Iterator.next()を取得した後、その値loadをコンテンツスタックに入れる前に、コンパイラがcheckcastを呼び出した興味深い現象も発見されました. JAva.lang.Stringメソッドはタイプセキュリティチェックを行い、jdkはこれを使用してClassCastExceptionを検出して放出するはずです.