java-11 之前的內部 class 訪問字段

Question

有這樣的 class：

public class Sample1 {

    public class Inner {
        private int f;
    }

    void go() {
        Inner in = new Inner();
        int value = in.f;
    }

}

go方法（在 java-11 之前）的字節碼調用已知的合成方法：

static int access$000(nestmates.Sample1$Inner);
    descriptor: (Lnestmates/Sample1$Inner;)I
    flags: ACC_STATIC, ACC_SYNTHETIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #1                  // Field f:I
         4: ireturn

從：

0: new  #2  // class nestmates/Sample1$Inner
3: dup
4: aload_0
5: invokespecial #3 // Method nestmates/Sample1$Inner."<init>":(Lnestmates/Sample1;)V
8: astore_1
9: aload_1
10: invokestatic #4 // Method nestmates/Sample1$Inner.access$000:(Lnestmates/Sample1$Inner;)I

我知道這件事已經有一段時間了，但我從來沒有質疑過自己為什么會這樣？ 為什么 javac 首先必須這樣做，為什么不直接通過 static 方法直接getField和這種間接尋址。 謝謝你。

Answer 1

因為 JVMS 不允許訪問不同 class 的私有成員，無論它是否是內部 class。 JDK 11 添加了nestmates的概念來克服這個限制。

Answer 2

原因是外部類和內部類編譯成不同的 class 文件，這意味着它們不能訪問彼此的私有成員。

生成合成方法是為了有效地擴大從私有到包私有的訪問，但它是通過不必要的間接方式實現的。

在 Java 11 中，他們為此引入了一個新概念，即允許不同文件中的類在某些情況下（即本例）訪問彼此的私有成員。

參見 JEP： https://openjdk.org/jeps/181

Answer 3

這是一個基於許多因素的簡單結論：

1. 在 JVM（類文件java.exe ）級別，內部類根本不存在。 完全沒有。 Javac 通過命名您的Inner class Sample1 Sample1$Inner來“偽造”它（那個美元不是渲染，那是它的實際 JVM 級別名稱， $ 只是一個符號，與I或n一樣有效），添加一個參數類型Sample1作為 Inner 的所有構造函數的第一個參數，將new Sample1()替換為new Sample1(this) ，將instanceOfOuter.new Sample1()替換為new Sample1(instanceOfOuter) ，具有Sample1類型的final字段（這些構造函數設置通過使用第一個參數），將所有對外部方法的調用轉換為在該字段上調用（假設在 JVM 級別沒有“外部 this”，因為沒有外部類），等等。 您可以使用javap -c查看所有這些。

2. private成員不能被除自身之外的任何類型訪問，因此，假設內部 class 不再是編譯結束后的那個（因為 JVM 首先沒有內部 class 概念），它需要一個包 -私有（或受保護或公共，如您所願）的方式來獲取它。

3. JVM也不知道合成意味着什么。 這是一個標志，是的，JVM 完全忽略了。 它不知道它意味着什么，它根本不影響代碼的運行或解釋方式。 是javac知道合成的意思。 即：標記任何你編寫的東西，將精心管理的偽造物粘合在一起，使內部類看起來像是純粹的 java 語言（即編譯器）功能並且不存在於 java 運行時級別- 並且在閱讀 class 文件時，對它們視而不見。 就像這些合成方法不存在一樣。 比如，如果 javac 被要求編譯試圖調用合成方法的代碼，那么就像編譯試圖調用不存在的方法的代碼一樣。

正如評論已經指出的那樣，java 的更新版本確實在 JVM 級別引入了內部類的概念，但並不是通過在 JVM 規范中體現“內部類”的概念，而是通過具有“同胞”概念，這讓 class 文件列出其他 class 名稱，這些名稱可以“查看”並調用/與私有元素交互。 現代 javacs，如果以現代 JVM 為目標（這里的“現代”定義為：“具有可用的 nestmates 功能”），將使用 nestmates 並放棄所有合成。