कैसे जावा 8 Android पर समर्थित है

नमस्कार, हेब्र! मैं आपके ध्यान में कुख्यात जेक वोर्टन द्वारा लेखों की एक श्रृंखला से एक अद्भुत लेख का अनुवाद लाता हूं कि कैसे जावा से एंड्रॉइड 8 का समर्थन किया जाता है।



मूल लेख यहाँ है

मैंने कई वर्षों तक घर से काम किया, और मैंने अक्सर अपने सहयोगियों को जावा के विभिन्न संस्करणों का समर्थन करने वाले एंड्रॉइड के बारे में शिकायत करते सुना।

यह एक जटिल विषय है। पहले आपको यह तय करने की आवश्यकता है कि "एंड्रॉइड में जावा सपोर्ट" से हमारा क्या मतलब है, क्योंकि भाषा के एक संस्करण में बहुत सारी चीजें हो सकती हैं: विशेषताएं (उदाहरण के लिए लैम्ब्डा), बाइटकोड, टूल्स, एपीआई, जेवीएम और इसी तरह।

जब लोग एंड्रॉइड में जावा 8 समर्थन के बारे में बात करते हैं, तो उनका मतलब आमतौर पर भाषा सुविधाओं के लिए समर्थन होता है। तो, चलो उनके साथ शुरू करते हैं।

लैम्ब्डा

जावा 8 के मुख्य नवाचारों में से एक लंबोदर था।
कोड अधिक संक्षिप्त और सरल हो गया है, लैम्ब्डा ने हमें एक एकल विधि के साथ एक इंटरफ़ेस का उपयोग करके बोझिल अनाम कक्षाएं लिखने से बचाया है।

class Java8 { interface Logger { void log(String s); } public static void main(String... args) { sayHi(s -> System.out.println(s)); } private static void sayHi(Logger logger) { logger.log("Hello!"); } } 

Javac और legacy dx tool का उपयोग करके इसे संकलित करने के बाद, हमें निम्नलिखित त्रुटि मिलती है:

 $ javac *.java $ ls Java8.java Java8.class Java8$Logger.class $ $ANDROID_HOME/build-tools/28.0.2/dx --dex --output . *.class Uncaught translation error: com.android.dx.cf.code.SimException: ERROR in Java8.main:([Ljava/lang/String;)V: invalid opcode ba - invokedynamic requires --min-sdk-version >= 26 (currently 13) 1 error; aborting 

यह त्रुटि इस तथ्य के कारण होती है कि invokedynamic में एक नए निर्देश का उपयोग करते हैं - invokedynamic , जिसे जावा 7 में जोड़ा गया था। त्रुटि पाठ से आप देख सकते हैं कि एंड्रॉइड केवल 26 एपीआई (एंड्रॉइड 8) के साथ शुरू होने का समर्थन करता है।

यह बहुत अच्छा नहीं लगता है, क्योंकि शायद ही कोई 26 minApi के साथ कोई एप्लिकेशन जारी करेगा। इसके चारों ओर जाने के लिए, तथाकथित डिसुगरिंग प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है , जो एपीआई के सभी संस्करणों पर लैम्ब्डा समर्थन को संभव बनाता है।

Desaccharization का इतिहास

वह Android दुनिया में बहुत रंगीन है। Desaccharization का लक्ष्य हमेशा एक ही है - सभी उपकरणों पर काम करने के लिए नई भाषा सुविधाओं की अनुमति देना।

प्रारंभ में, उदाहरण के लिए, एंड्रॉइड में लैम्ब्डा का समर्थन करने के लिए, डेवलपर्स ने रेट्रोलंबा प्लगइन को कनेक्ट किया। उन्होंने जेवीएम के रूप में एक ही अंतर्निहित तंत्र का उपयोग किया, लैम्बदास को कक्षाओं में परिवर्तित किया, लेकिन उन्होंने इसे रनटाइम में किया, और संकलन समय पर नहीं। तरीकों की संख्या के संदर्भ में उत्पन्न कक्षाएं बहुत महंगी थीं, लेकिन समय के साथ, सुधारों और सुधारों के बाद, यह संकेतक कम या ज्यादा उचित कुछ कम हो गया।

फिर, एंड्रॉइड टीम ने एक नए संकलक की घोषणा की जो सभी जावा 8 सुविधाओं का समर्थन करता है और अधिक उत्पादक था। इसे एक्लिप्स जावा कंपाइलर के ऊपर बनाया गया था, लेकिन जावा बाइटकोड उत्पन्न करने के बजाय, इसने एक Dalvik बायटेकोड उत्पन्न किया। हालाँकि, इसके प्रदर्शन को अभी भी वांछित होना बाकी है।

जब नया संकलक (सौभाग्य से) छोड़ दिया गया था, तो जावा बाइटकोड में जावा बाइटकोड ट्रांसफॉर्मर, जो बाजीगरी करता था , Google के बिल्ड सिस्टम, बज़ेल से एंड्रॉइड ग्रैगल प्लगिन में एकीकृत किया गया था । और इसका प्रदर्शन अभी भी कम था, इसलिए एक बेहतर समाधान की खोज समानांतर में जारी रही।

और अब हमें dexer - डी 8 के dexer गया था, जिसे dx tool को बदलना था। Desaccharization अब संकलित JAR फ़ाइलों को .dex (डेक्सिंग) के रूपांतरण के दौरान किया गया था। D8, dx की तुलना में प्रदर्शन में बहुत बेहतर है, और एंड्रॉइड ग्रैडल प्लगिन 3.1 के बाद से यह डिफॉल्ट डिक्सर बन गया है।

D8

अब, D8 का उपयोग करके, हम ऊपर दिए गए कोड को संकलित कर सकते हैं।

 $ java -jar d8.jar \ --lib $ANDROID_HOME/platforms/android-28/android.jar \ --release \ --output . \ *.class $ ls Java8.java Java8.class Java8$Logger.class classes.dex 

यह देखने के लिए कि डी 8 ने लैम्ब्डा को कैसे परिवर्तित किया, आप dexdump tool उपयोग कर सकते हैं, जो एंड्रॉइड एसडीके में शामिल है। यह काफी कुछ प्रदर्शित करेगा, लेकिन हम केवल इस पर ध्यान केंद्रित करेंगे:

 $ $ANDROID_HOME/build-tools/28.0.2/dexdump -d classes.dex [0002d8] Java8.main:([Ljava/lang/String;)V 0000: sget-object v0, LJava8$1;.INSTANCE:LJava8$1; 0002: invoke-static {v0}, LJava8;.sayHi:(LJava8$Logger;)V 0005: return-void [0002a8] Java8.sayHi:(LJava8$Logger;)V 0000: const-string v0, "Hello" 0002: invoke-interface {v1, v0}, LJava8$Logger;.log:(Ljava/lang/String;)V 0005: return-void … 

यदि आप अभी तक बाईटकोड नहीं पढ़ते हैं, तो चिंता न करें: यहाँ जो लिखा गया है, उसमें से अधिकांश को सहज रूप से समझा जा सकता है।

पहले ब्लॉक में, इंडेक्स 0000 साथ हमारी main विधि को INSTANCE फ़ील्ड से INSTANCE क्लास Java8$1 संदर्भ मिलता है। यह वर्ग दौरान उत्पन्न हुआ था। मुख्य विधि बाइटकोड में हमारे लैम्ब्डा के शरीर का कोई उल्लेख नहीं है, इसलिए, सबसे अधिक संभावना है, यह Java8$1 वर्ग के साथ जुड़ा हुआ है। इंडेक्स 0002 तब sayHi के लिंक का उपयोग करके sayHi स्टेटिक विधि को कॉल करता है। sayHi लिए Java8$Logger आवश्यकता होती है, इसलिए ऐसा लगता है कि Java8$1 इस इंटरफ़ेस को लागू करता है। हम इसे यहां सत्यापित कर सकते हैं:

 Class #2 - Class descriptor : 'LJava8$1;' Access flags : 0x1011 (PUBLIC FINAL SYNTHETIC) Superclass : 'Ljava/lang/Object;' Interfaces - #0 : 'LJava8$Logger;' 

SYNTHETIC ध्वज का अर्थ है कि Java8$1 वर्ग उत्पन्न Java8$1 गया है और इसमें शामिल इंटरफेस की सूची में Java8$Logger ।
यह वर्ग हमारे लंबोदर का प्रतिनिधित्व करता है। यदि आप log विधि के कार्यान्वयन को देखते हैं, तो आप लैम्बडा के शरीर को नहीं देखेंगे।

 … [00026c] Java8$1.log:(Ljava/lang/String;)V 0000: invoke-static {v1}, LJava8;.lambda$main$0:(Ljava/lang/String;)V 0003: return-void … 

इसके बजाय, Java8 वर्ग की static विधि को Java8 - Java8 lambda$main$0 । मैं दोहराता हूं, यह विधि केवल बाइटकोड में प्रस्तुत की जाती है।

 … #1 : (in LJava8;) name : 'lambda$main$0' type : '(Ljava/lang/String;)V' access : 0x1008 (STATIC SYNTHETIC) [0002a0] Java8.lambda$main$0:(Ljava/lang/String;)V 0000: sget-object v0, Ljava/lang/System;.out:Ljava/io/PrintStream; 0002: invoke-virtual {v0, v1}, Ljava/io/PrintStream;.println:(Ljava/lang/String;)V 0005: return-void 

SYNTHETIC ध्वज फिर से हमें बताता है कि यह विधि उत्पन्न की गई थी, और इसके बाइटकोड में केवल लैम्बडा बॉडी शामिल है: System.out.println लिए एक कॉल। लैम्ब्डा बॉडी Java8.class के अंदर होने का कारण सरल है - इसके लिए कक्षा के private सदस्यों को एक्सेस करने की आवश्यकता हो सकती है, जिसे उत्पन्न वर्ग तक पहुंच नहीं होगी।

सब कुछ आपको यह समझने की आवश्यकता है कि कैसे desaccharization काम करता है ऊपर वर्णित है। हालांकि, इसे Dalvik bytecode में देखते हुए, आप देख सकते हैं कि सब कुछ बहुत अधिक जटिल और भयावह है।

स्रोत परिवर्तन

यह समझने के लिए कि desaccharization कैसे होता है, आइए हमारी कक्षा को कुछ ऐसी चीजों में बदलने के लिए कदम से कदम मिलाकर देखें जो एपीआई के सभी संस्करणों पर काम करेंगी।

चलो एक आधार के रूप में लैम्ब्डा के साथ एक ही वर्ग लेते हैं:

 class Java8 { interface Logger { void log(String s); } public static void main(String... args) { sayHi(s -> System.out.println(s)); } private static void sayHi(Logger logger) { logger.log("Hello!"); } } 

सबसे पहले, लैम्ब्डा बॉडी को package private मेथड में ले जाया जाता है।

  public static void main(String... args) { - sayHi(s -> System.out.println(s)); + sayHi(s -> lambda$main$0(s)); } + + static void lambda$main$0(String s) { + System.out.println(s); + } 

फिर एक वर्ग लागू किया जाता है जो Logger इंटरफ़ेस को लागू करता है, जिसके अंदर लैम्ब्डा बॉडी से कोड का एक ब्लॉक निष्पादित होता है।

  public static void main(String... args) { - sayHi(s -> lambda$main$0(s)); + sayHi(new Java8$1()); } @@ } + +class Java8$1 implements Java8.Logger { + @Override public void log(String s) { + Java8.lambda$main$0(s); + } +} 

इसके बाद, Java8$1 एक सिंगलटन इंस्टेंस Java8$1 , जिसे static वेरिएबल INSTANCE में स्टोर किया गया है।

  public static void main(String... args) { - sayHi(new Java8$1()); + sayHi(Java8$1.INSTANCE); } @@ class Java8$1 implements Java8.Logger { + static final Java8$1 INSTANCE = new Java8$1(); + @Override public void log(String s) { 

यहां अंतिम डब की गई कक्षा है जिसे एपीआई के सभी संस्करणों पर उपयोग किया जा सकता है:

 class Java8 { interface Logger { void log(String s); } public static void main(String... args) { sayHi(Java8$1.INSTANCE); } static void lambda$main$0(String s) { System.out.println(s); } private static void sayHi(Logger logger) { logger.log("Hello!"); } } class Java8$1 implements Java8.Logger { static final Java8$1 INSTANCE = new Java8$1(); @Override public void log(String s) { Java8.lambda$main$0(s); } } 

यदि आप Dalvik bytecode में उत्पन्न वर्ग को देखते हैं, तो आपको Java8 $ 1 जैसे नाम नहीं मिलेंगे - कुछ ऐसा होगा -$$Lambda$Java8$QkyWJ8jlAksLjYziID4cZLvHwoY । कक्षा के लिए इस तरह के नामकरण का कारण बनता है, और इसके फायदे क्या हैं, एक अलग लेख में आता है।

मूल निवासी मेमने का समर्थन

जब हमने dx tool का उपयोग लैम्बदास से युक्त क्लास को संकलित करने के लिए किया, तो एक त्रुटि संदेश ने कहा कि यह केवल 26 APIs के साथ काम करेगा।

 $ $ANDROID_HOME/build-tools/28.0.2/dx --dex --output . *.class Uncaught translation error: com.android.dx.cf.code.SimException: ERROR in Java8.main:([Ljava/lang/String;)V: invalid opcode ba - invokedynamic requires --min-sdk-version >= 26 (currently 13) 1 error; aborting 

इसलिए, यह तर्कसंगत लगता है कि अगर हम इसे —min-api 26 ध्वज के साथ संकलित करने का प्रयास करते हैं, तो desaccharization नहीं होगा।

 $ java -jar d8.jar \ --lib $ANDROID_HOME/platforms/android-28/android.jar \ --release \ --min-api 26 \ --output . \ *.class 

हालांकि, अगर हम .dex फ़ाइल को डंप करते हैं, तो यह अभी भी इसमें पाया जा सकता है -$$Lambda$Java8$QkyWJ8jlAksLjYziID4cZLvHwoY । ऐसा क्यों? यह एक डी 8 बग है?

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, और यह भी कि डिस्चार्जाइजेशन हमेशा क्यों होता है , हमें जावा Java8 वर्ग के जावा बाइटकोड के अंदर देखने की जरूरत है।

 $ javap -v Java8.class class Java8 { public static void main(java.lang.String...); Code: 0: invokedynamic #2, 0 // InvokeDynamic #0:log:()LJava8$Logger; 5: invokestatic #3 // Method sayHi:(LJava8$Logger;)V 8: return } … 

main विधि के अंदर, हम फिर से 0 इंडेक्स पर इन्वोकेन्डेमिक देखते हैं। कॉल में दूसरा तर्क 0 - इससे जुड़े बूटस्ट्रैप विधि का सूचकांक।

यहां बूटस्ट्रैप विधियों की एक सूची दी गई है:

 … BootstrapMethods: 0: #27 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:( Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String; Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType; Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;) Ljava/lang/invoke/CallSite; Method arguments: #28 (Ljava/lang/String;)V #29 invokestatic Java8.lambda$main$0:(Ljava/lang/String;)V #28 (Ljava/lang/String;)V 

यहाँ बूटस्ट्रैप विधि को java.lang.invoke.LambdaMetafactory वर्ग में metafactory कहा जाता है। वह जेडीके में रहता है और लंबोदर के लिए रन-टाइम में गुमनाम ऑन-द-क्लास कक्षाएं बनाता है, उसी तरह जैसे डी 8 उन्हें गणना समय में उत्पन्न करता है।

यदि आप Android java.lang.invoke
या AOSP java.lang.invoke के AOSP java.lang.invoke , हम देखते हैं कि यह वर्ग रनटाइम में नहीं है। यही कारण है कि डी-जुगलिंग हमेशा संकलन के समय होता है, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आपके पास क्या है। VM invokedynamic समान invokedynamic निर्देशों का समर्थन करता है, लेकिन invokedynamic बिल्ट-इन JDK उपयोग के लिए उपलब्ध नहीं है।

विधि संदर्भ

लैम्ब्डा के साथ, जावा 8 ने विधि संदर्भ जोड़ा - यह एक लंबोदा बनाने का एक प्रभावी तरीका है जिसका शरीर एक मौजूदा पद्धति का संदर्भ देता है।

हमारा Logger इंटरफ़ेस ऐसा ही एक उदाहरण है। मेमने के शरीर को System.out.println लिए संदर्भित किया जाता है। आइए लैम्बडा को संदर्भ विधि में बदलते हैं:

  public static void main(String... args) { - sayHi(s -> System.out.println(s)); + sayHi(System.out::println); } 

जब हम इसे संकलित करते हैं और बायटेकोड पर एक नज़र डालते हैं, तो हम पिछले संस्करण के साथ एक अंतर देखेंगे:

 [000268] -$$Lambda$1Osqr2Z9OSwjseX_0FMQJcCG_uM.log:(Ljava/lang/String;)V 0000: iget-object v0, v1, L-$$Lambda$1Osqr2Z9OSwjseX_0FMQJcCG_uM;.f$0:Ljava/io/PrintStream; 0002: invoke-virtual {v0, v2}, Ljava/io/PrintStream;.println:(Ljava/lang/String;)V 0005: return-void 

उत्पन्न Java8.lambda$main$0 को कॉल करने के बजाय, जिसमें System.out.println को कॉल किया जाता है, अब System.out.println को सीधे कॉल किया जाता है।

लैम्ब्डा के साथ एक वर्ग अब एक static एकल नहीं रह गया है, लेकिन इंडेक्स 0000 द्वारा बाइटकोड में, हम देखते हैं कि हमें PrintStream - System.out लिंक मिलता है, जो तब उस पर PrintStream कॉल करने के लिए उपयोग किया जाता है।

परिणामस्वरूप, हमारी कक्षा इस में बदल गई:

  public static void main(String... args) { - sayHi(System.out::println); + sayHi(new -$$Lambda$1Osqr2Z9OSwjseX_0FMQJcCG_uM(System.out)); } @@ } + +class -$$Lambda$1Osqr2Z9OSwjseX_0FMQJcCG_uM implements Java8.Logger { + private final PrintStream ps; + + -$$Lambda$1Osqr2Z9OSwjseX_0FMQJcCG_uM(PrintStream ps) { + this.ps = ps; + } + + @Override public void log(String s) { + ps.println(s); + } +} 

इंटरफेस में Default और static तरीके

एक और महत्वपूर्ण और प्रमुख बदलाव जो जावा 8 लाया गया था, वह इंटरफेस में default और static तरीकों की घोषणा करने की क्षमता था।

 interface Logger { void log(String s); default void log(String tag, String s) { log(tag + ": " + s); } static Logger systemOut() { return System.out::println; } } 

यह सब D8 द्वारा भी समर्थित है। पहले के समान टूल का उपयोग करना, default और static तरीकों से लॉगर के लॉग-इन संस्करण को देखना आसान है। लैम्ब्डा और method references में से एक अंतर यह है कि एंड्रॉइड वीएम में डिफ़ॉल्ट और स्थिर तरीके लागू किए जाते हैं और, 24 एपीआई के साथ शुरू होता है, डी 8 उन्हें कम नहीं करेगा।

शायद कोटलिन का उपयोग करें?

लेख पढ़ते हुए, आप में से अधिकांश ने शायद कोटलिन के बारे में सोचा था। हां, यह सभी जावा 8 सुविधाओं का समर्थन करता है, लेकिन इन्हें कुछ विवरणों के अपवाद के साथ डी 8 के रूप में kotlinc द्वारा लागू किया kotlinc है।

इसलिए, जावा के नए संस्करणों के लिए एंड्रॉइड समर्थन अभी भी बहुत महत्वपूर्ण है, भले ही आपका प्रोजेक्ट कोटलिन में 100% लिखा हो।

यह संभव है कि भविष्य में कोटलीन जावा 6 और जावा 7 बायोटेक का समर्थन करना बंद कर देगा। इंटेलीजे आईडीईए , ग्रैडल 5.0 जावा पर स्विच हो गया। पुराने जेवीएम पर चलने वाले प्लेटफार्मों की संख्या कम हो रही है।

API का वर्णन करना

इस बार मैंने जावा 8 सुविधाओं के बारे में बात की, लेकिन नए एपीआई के बारे में कुछ भी नहीं कहा - धाराएं, CompletableFuture , दिनांक / समय और इसी तरह।

लकड़हारा उदाहरण पर लौटते हुए, हम संदेश भेजने के लिए नई तिथि / समय एपीआई का उपयोग कर सकते हैं।

 import java.time.*; class Java8 { interface Logger { void log(LocalDateTime time, String s); } public static void main(String... args) { sayHi((time, s) -> System.out.println(time + " " + s)); } private static void sayHi(Logger logger) { logger.log(LocalDateTime.now(), "Hello!"); } } 

इसे javac साथ फिर से संकलित करें और D8 के साथ Dalvik bytecode में कनवर्ट करें, जो API के सभी संस्करणों पर समर्थन के लिए इसे डिकॉउंट करता है।

 $ javac *.java $ java -jar d8.jar \ --lib $ANDROID_HOME/platforms/android-28/android.jar \ --release \ --output . \ *.class 

आप इसे अपने डिवाइस पर भी चला सकते हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह काम करता है।

 $ adb push classes.dex /sdcard classes.dex: 1 file pushed. 0.5 MB/s (1620 bytes in 0.003s) $ adb shell dalvikvm -cp /sdcard/classes.dex Java8 2018-11-19T21:38:23.761 Hello 

यदि API 26 और इसके बाद के संस्करण इस डिवाइस पर है, तो हैलो संदेश दिखाई देगा। यदि नहीं, तो हम निम्नलिखित देखेंगे:

 java.lang.NoClassDefFoundError: Failed resolution of: Ljava/time/LocalDateTime; at Java8.sayHi(Java8.java:13) at Java8.main(Java8.java:9) 

D8 ने लैम्ब्डा, एक रेफरेंस मेथड से निपटा, लेकिन LocalDateTime साथ काम करने के लिए कुछ नहीं किया और यह बहुत दुखद है।

डेवलपर्स को तारीख / समय ThreeTenBP पर अपने स्वयं के कार्यान्वयन या रैपर का उपयोग करना ThreeTenBP , या समय के साथ काम करने के लिए ThreeTenBP जैसे पुस्तकालयों का उपयोग करना ThreeTenBP है, लेकिन आप अपने हाथों से डी 8 क्यों नहीं कर सकते?

उपसंहार

सभी नए जावा 8 एपीआई के लिए समर्थन की कमी Android पारिस्थितिकी तंत्र में एक बड़ी समस्या बनी हुई है। आखिरकार, यह संभावना नहीं है कि हम में से प्रत्येक हमें अपनी परियोजना में 26 मिनट एपीआई निर्दिष्ट करने की अनुमति दे सकता है। एंड्रॉइड और JVM दोनों का समर्थन करने वाले पुस्तकालय 5 साल पहले हमारे द्वारा पेश किए गए एपीआई का उपयोग नहीं कर सकते हैं!

और भले ही Java 8 सपोर्ट अब D8 का हिस्सा है, फिर भी हर डेवलपर को जावा में स्रोत और लक्ष्य संगतता को स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट करना चाहिए। यदि आप अपने स्वयं के पुस्तकालयों को लिखते हैं, तो आप पुस्तकालयों को जावा 8 का उपयोग करने वाले पुस्तकालयों को बिछाकर इस प्रवृत्ति को सुदृढ़ कर सकते हैं। (भले ही आप नई भाषा सुविधाओं का उपयोग नहीं कर रहे हों)।

डी 8 पर बहुत काम किया जा रहा है, इसलिए ऐसा लगता है कि भविष्य में भाषा सुविधाओं के समर्थन से सब कुछ ठीक होगा यहां तक ​​कि अगर आप केवल कोटलिन पर लिखते हैं, तो एंड्रॉइड डेवलपमेंट टीम को जावा के सभी नए संस्करणों का समर्थन करने के लिए बाध्य करना, बाईटेकोड और नए एपीआई में सुधार करना बहुत महत्वपूर्ण है।

यह पोस्ट D8 और R8 में मेरी बात खोदने का एक लिखित संस्करण है।