修改Java中的final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());
  }
}

任何人都想猜测将打印什么作为输出（显示在底部，以免立即破坏惊喜）。

问题是：

1. 为什么原始整数和包装整数的行为不同？
2. 为什么反射访问与直接访问返回不同的结果？
3. 最困扰我的一个问题 - 为什么 String 的行为像原始 int 而不是像 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）。请参阅 JLS，特别是 15.28 定义了常量表达式，13.4.9 讨论了二进制兼容性或最终字段和常量。

如果将字段设置为非最终字段或分配非编译时间常量，则该值不会内联。例如：

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

Answer 2

在我看来，这更糟糕：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。
（当然你可以只改变-127到127之间的值）

Answer 3

Reflection 的 set(..) 方法可与 FieldAccessor 配合使用。

对于int，它获取一个UnsafeQualifiedIntegerFieldAccessorImpl，其超类将readOnly属性定义为true，仅当字段为both时static 和 final

因此，首先回答一个未提出的问题 - 这就是为什么 final 毫无例外地被更改的原因。

UnsafeQualifiedFieldAccessor 的所有子类都使用 sun.misc.Unsafe 类来获取值。其中的方法都是native，但它们的名称是getVolatileInt(..)和getInt(..) (getVolatileObject(. .) 和 getObject(..) 分别）。上述访问器使用“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 通过反射实例化 - 否则不允许）
（我为 Integer 和 String 调用 getObject）

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

此时我记得 javaspecialists.eu 上的一篇文章讨论相关问题。它引用 JSR-133：

如果在字段声明中将最终字段初始化为编译时常量，则可能不会观察到最终字段的更改，因为该最终字段的使用在编译时会被编译时常量替换。

第 9 章讨论了这个问题中观察到的细节。

事实证明，这种行为并不那么意外，因为 final 字段的修改应该只在对象初始化后立即发生。

Answer 4

这不是一个答案，但它带来了另一个混乱点：

我想看看问题是否出在编译时评估上，或者反射是否实际上允许 Java 绕过 final 关键字。这是一个测试程序。我添加的只是另一组 getter 调用，因此每个 changeField() 调用之前和之后都有一个。

package com.example.gotchas;

import java.lang.reflect.Field;

public class MostlyFinal {
  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 = MostlyFinal.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 {
    MostlyFinal test = new MostlyFinal();

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

    System.out.println();

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

    System.out.println();

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

这是我得到的输出（在 Eclipse，Java 1.6 下）

direct: primitiveInt = 42
reflection: primitiveInt = 84
direct: primitiveInt = 42

direct: wrappedInt = 42
reflection: wrappedInt = 84
direct: wrappedInt = 84

direct: stringValue = 42
reflection: stringValue = 84
direct: stringValue = 42

为什么直接调用 getWrappedInt() 会发生变化？

Answer 5

有一个解决方法可以解决这个问题。如果您在 static {} 块中设置私有静态最终归档的值，它将起作用，因为它不会内联 fileld：

private static final String MY_FIELD;

static {
    MY_FIELD = "SomeText"
}

...

Field field = VisitorId.class.getDeclaredField("MY_FIELD");

field.setAccessible(true);
field.set(field, "fakeText");