嵌套类的构造函数的问题

Question

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这个问题是关于Java的有趣行为:它在某些情况下为嵌套类生成了额外的(非默认的)构造函数.

这个问题也是关于奇怪的匿名类,Java用这个奇怪的构造函数生成.

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请考虑以下代码:

package a;

import java.lang.reflect.Constructor;

public class TestNested {    
    class A {    
        A() {
        }   

        A(int a) {
        }
    }    

    public static void main(String[] args) {
        Class<A> aClass = A.class;
        for (Constructor c : aClass.getDeclaredConstructors()) {
            System.out.println(c);
        }

    }
}

这将打印:

a.TestNested$A(a.TestNested)
a.TestNested$A(a.TestNested,int)

好.接下来,让构造函数A(int a)私有:

    private A(int a) {
    }

再次运行程序.接收:

a.TestNested$A(a.TestNested)
private a.TestNested$A(a.TestNested,int)

这也没关系.但是现在,让我们main()以这种方式修改方法(添加类A创建的新实例):

public static void main(String[] args) {
    Class<A> aClass = A.class;
    for (Constructor c : aClass.getDeclaredConstructors()) {
        System.out.println(c);
    }

    A a = new TestNested().new A(123);  // new line of code
}

然后输入变为:

a.TestNested$A(a.TestNested)
private a.TestNested$A(a.TestNested,int)
a.TestNested$A(a.TestNested,int,a.TestNested$1) 

它是什么:a.TestNested $ A(a.TestNested,int,a.TestNested $ 1) <<< --- ??

好的,让我们再次使构造函数A(int a)包本地化:

    A(int a) {
    }

再次重新运行程序(我们不删除A创建实例的行!),输出如第一次:

a.TestNested$A(a.TestNested)
a.TestNested$A(a.TestNested,int)

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问题:

1)如何解释这个？

2)这第三个奇怪的构造函数是什么？

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更新:调查显示如下.

1)让我们尝试使用来自其他类的反射来调用这个奇怪的构造函数.我们无法做到这一点,因为没有办法创建那个奇怪TestNested$1类的实例.

2)好的.让我们来做.让我们在类中添加TestNested这样的静态字段:

public static Object object = new Object() {
    public void print() {
        System.out.println("sss");
    }
};

好？好的,现在我们可以从另一个类调用第三个奇怪的构造函数:

    TestNested tn = new TestNested();
    TestNested.A a = (TestNested.A)TestNested.A.class.getDeclaredConstructors()[2].newInstance(tn, 123, TestNested.object);

对不起,我绝对不明白.

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更新-2:进一步的问题是:

3)为什么Java使用特殊的匿名内部类作为第三个合成构造函数的参数类型？为什么不直接Object输入具有特殊名称的构造函数？

4) Java可以使用已经为这些目的定义的匿名内部类？这不是某种违反安全的行为吗？

Answer 1

第三个构造函数是由编译器生成的合成构造函数,以允许从外部类访问私有构造函数.这是因为内部类(及其封闭类对其私有成员的访问)仅存在于Java语言而不是JVM,因此编译器必须弥合幕后的差距.

反思会告诉你一个成员是否是合成的:

for (Constructor c : aClass.getDeclaredConstructors()) {
    System.out.println(c + " " + c.isSynthetic());
}

这打印:

a.TestNested$A(a.TestNested) false
private a.TestNested$A(a.TestNested,int) false
a.TestNested$A(a.TestNested,int,a.TestNested$1) true

有关进一步的讨论,请参阅此文章:关于Java中私有静态嵌套类的合成访问器的Eclipse警告？

编辑:有趣的是,eclipse编译器与javac的做法不同.使用eclipse时,它会添加内部类本身类型的参数:

a.TestNested$A(a.TestNested) false
private a.TestNested$A(a.TestNested,int) false
a.TestNested$A(a.TestNested,int,a.TestNested$A) true

我试图通过提前暴露该构造函数来提升它:

class A {    
    A() {
    }   

    private A(int a) {
    }

    A(int a, A another) { }
}

它通过简单地向合成构造函数添加另一个参数来解决这个问题:

a.TestNested$A(a.TestNested) false
private a.TestNested$A(a.TestNested,int) false
a.TestNested$A(a.TestNested,int,a.TestNested$A) false
a.TestNested$A(a.TestNested,int,a.TestNested$A,a.TestNested$A) true

Answer 2

首先,感谢您提出这个有趣的问题.我很好奇,以至于我无法抗拒看看字节码.这是以下字节码TestNested:

Compiled from "TestNested.java"
  public class a.TestNested {
    public a.TestNested();
      Code:
         0: aload_0       
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return        

    public static void main(java.lang.String[]);
      Code:
         0: ldc_w         #2                  // class a/TestNested$A
         3: astore_1      
         4: aload_1       
         5: invokevirtual #3                  // Method java/lang/Class.getDeclaredConstructors:()[Ljava/lang/reflect/Constructor;
         8: astore_2      
         9: aload_2       
        10: arraylength   
        11: istore_3      
        12: iconst_0      
        13: istore        4
        15: iload         4
        17: iload_3       
        18: if_icmpge     41
        21: aload_2       
        22: iload         4
        24: aaload        
        25: astore        5
        27: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        30: aload         5
        32: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
        35: iinc          4, 1
        38: goto          15
        41: new           #2                  // class a/TestNested$A
        44: dup           
        45: new           #6                  // class a/TestNested
        48: dup           
        49: invokespecial #7                  // Method "<init>":()V
        52: dup           
        53: invokevirtual #8                  // Method java/lang/Object.getClass:()Ljava/lang/Class;
        56: pop           
        57: bipush        123
        59: aconst_null   
        60: invokespecial #9                  // Method a/TestNested$A."<init>":(La/TestNested;ILa/TestNested$1;)V
        63: astore_2      
        64: return        
  }

如您所见,a.TestNested$A(a.TestNested,int,a.TestNested$1)从您的main方法调用构造函数.此外,null作为a.TestNested$1参数的值传递.

那么让我们来看看神秘的匿名类a.TestNested$1:

Compiled from "TestNested.java"
class a.TestNested$1 {
}

奇怪 - 我原本以为这个班级实际上会做点什么.为了理解它,让我们看一下构造函数a.TestNested$A:class a.TestNested $ A {final a.TestNested this $ 0;

  a.TestNested$A(a.TestNested);
    Code:
       0: aload_0       
       1: aload_1       
       2: putfield      #2                  // Field this$0:La/TestNested;
       5: aload_0       
       6: invokespecial #3                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       9: return        

  private a.TestNested$A(a.TestNested, int);
    Code:
       0: aload_0       
       1: aload_1       
       2: putfield      #2                  // Field this$0:La/TestNested;
       5: aload_0       
       6: invokespecial #3                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       9: return        

  a.TestNested$A(a.TestNested, int, a.TestNested$1);
    Code:
       0: aload_0       
       1: aload_1       
       2: iload_2       
       3: invokespecial #1                  // Method "<init>":(La/TestNested;I)V
       6: return        
}

查看包可见的构造函数a.TestNested$A(a.TestNested, int, a.TestNested$1),我们可以看到第三个参数被忽略.

现在我们可以解释构造函数和匿名内部类.为了避免私有构造函数的可见性限制,需要额外的构造函数.这个额外的构造函数只是委托给私有构造函数.但是,它不能与私有构造函数具有完全相同的签名.因此,添加匿名内部类以提供唯一的签名,而不会与其他可能的重载构造函数(例如带签名(int,int)或的构造函数)发生冲突(int,Object).由于这个匿名内部类只需要创建一个唯一的签名,因此不需要实例化它,也不需要有内容.