修改Java中的最终字段

Question

让我们从一个简单的测试用例开始:

import java.lang.reflect.Field;

public class Test {
  private final int primitiveInt = 42;
  private final Integer wrappedInt = 42;
  private final String stringValue = "42";

  public int getPrimitiveInt()   { return this.primitiveInt; }
  public int getWrappedInt()     { return this.wrappedInt; }
  public String getStringValue() { return this.stringValue; }

  public void changeField(String name, Object value) throws IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
    Field field = Test.class.getDeclaredField(name);
    field.setAccessible(true);
    field.set(this, value);
    System.out.println("reflection: " + name + " = " + field.get(this));
  }

  public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
    Test test = new Test();

    test.changeField("primitiveInt", 84);
    System.out.println("direct: primitiveInt = " + test.getPrimitiveInt());

    test.changeField("wrappedInt", 84);
    System.out.println("direct: wrappedInt = " + test.getWrappedInt());

    test.changeField("stringValue", "84");
    System.out.println("direct: stringValue = " + test.getStringValue());
  }
}

任何人都在乎猜测将作为输出打印什么(显示在底部,以免立即破坏惊喜).

问题是:

1. 为什么原始和包装整数表现不同？
2. 为什么反射与直接访问会返回不同的结果？
3. 困扰我的那个 - 为什么String表现得像原始int而不像Integer？

结果(java 1.5):

reflection: primitiveInt = 84
direct: primitiveInt = 42
reflection: wrappedInt = 84
direct: wrappedInt = 84
reflection: stringValue = 84
direct: stringValue = 42

Answer 1

编译时常量是内联的(在javac编译时).参见JLS,特别是15.28定义了一个常量表达式,13.4.9讨论了二进制兼容性或最终字段和常量.

如果将字段设为非final或分配非编译时间常量,则不会内联该值.例如:

private final String stringValue = null!= null？"":"42";

Answer 2

在我看来,情况更糟:一位同事指出了以下有趣的事情:

@Test public void  testInteger() throws SecurityException,  NoSuchFieldException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException  {      
    Field value = Integer.class.getDeclaredField("value");      
    value.setAccessible(true);       
    Integer manipulatedInt = Integer.valueOf(7);      
    value.setInt(manipulatedInt, 666);       
    Integer testInt = Integer.valueOf(7);      
    System.out.println(testInt.toString());
}

通过这样做,您可以更改正在运行的整个JVM的行为.(当然,您只能更改-127到127之间的值的值)

Answer 3

Reflection的set(..)方法适用于FieldAccessors.

对于int它得到的UnsafeQualifiedIntegerFieldAccessorImpl,其超类定义的readOnly属性为True,只有当字段都 static和final

所以首先要回答未提出的问题 - 这就是为什么它final会毫无例外地改变的原因.

所有子类都UnsafeQualifiedFieldAccessor使用sun.misc.Unsafe该类来获取值.这些方法都有native,但它们的名字是getVolatileInt(..)和getInt(..)(getVolatileObject(..)和getObject(..)分别).上述访问者使用"易失性"版本.如果我们添加非易失性版本会发生以下情况:

System.out.println("reflection: non-volatile primitiveInt = "
     unsafe.getInt(test, (long) unsafe.fieldOffset(getField("primitiveInt"))));

(其中unsafe由反射实例化-这是不允许的其他方式)(我打电话getObject为Integer和String)

这给出了一些有趣的结果:

reflection: primitiveInt = 84
direct: primitiveInt = 42
reflection: non-volatile primitiveInt = 84
reflection: wrappedInt = 84
direct: wrappedInt = 84
reflection: non-volatile wrappedInt = 84
reflection: stringValue = 84
direct: stringValue = 42
reflection: non-volatile stringValue = 84

在这一点上,我回忆起javaspecialists.eu上的一篇文章,讨论相关问题.它引用了JSR-133:

如果在字段声明中将final字段初始化为编译时常量,则可能无法观察到对final字段的更改,因为在编译时将该final字段的使用替换为编译时常量.

第9章讨论了在这个问题中观察到的细节.

事实证明,这种行为并不是意料之外的,因为final字段的修改应该只在对象初始化之后才会发生.