那些關於Java的小祕密

如果你用過反射並且執行過getDeclaredMethods方法的話，你可能會感到很驚訝。你會發現很多原始碼裡沒有的方法。或許你也看過到這些方法的一些修飾符，並且發現裡面有的方法是volatile的。

immutator專案的一些使用者遇到過這樣的問題。他發現immutator（這個專案探索了Java一些不太為人所知的細節）生成的Java原始碼使用volatile作為方法的關鍵字，這樣的程式碼沒法通過編譯。結果就是這專案沒法使用。現在來介紹一下什麼是syntethic和bridge方法。

可見性

當你建立一個內部的或者說巢狀的時候，這個類的私有變數和方法對上層的類是可見的。這個在不可變巢狀式Builder模式中用到了。這在Java語言規範裡是定義好的一個行為。

package synthetic;

public class SyntheticMethodTest1 {
    private A aObj = new A();

    public class A {
        private int i;
    }

    private class B {
        private int i = aObj.i;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SyntheticMethodTest1 me = new SyntheticMethodTest1();
        me.aObj.i = 1;
        B bObj = me.new B();
        System.out.println(bObj.i);
    }
}

JVM對所有的類對一視同仁，都認為是頂層的，所有的類都會被編譯的頂層的類，那些內部類編譯完後會生成...$... class的類檔案。

$ ls -Fart
../ SyntheticMethodTest2$A.class MyClass.java SyntheticMethodTest4.java SyntheticMethodTest2.java
SyntheticMethodTest2.class SyntheticMethodTest3.java ./ MyClassSon.java SyntheticMethodTest1.java

如果你建立一個內部的類的話，編譯完後它其實就是個完全的頂層的類。

那這些私有變數是如何被外部類訪問的呢？如果它們是個頂層類的私有變數，它們的確也是，那為什麼別的類還能直接訪問這些變數？

javac是這樣解決這個問題的，對於那些宣告為private的欄位、方法或者建構函式，如果它們還被外部類所使用，就會生成一個sythetic的方法。這些sythetic方法是用來訪問最終的私有變數/方法/建構函式的。這些方法的生成也很智慧，只有那些確實被外部類用到的才會生成這樣的方法。

package synthetic;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;

public class SyntheticMethodTest2 {

    public static class A {
        private A(){}
        private int x;
        private void x(){};
    }

    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        a.x = 2;
        a.x();
        System.out.println(a.x);
        for (Method m : A.class.getDeclaredMethods()) {
            System.out.println(String.format(\

上述程式的輸出是這樣的：

2
00001008 access$1
00001008 access$2
00001008 access$3
00000002 x
--------------------------
00000111 void wait
00000011 void wait
00000011 void wait
00000001 boolean equals
00000001 String toString
00000101 int hashCode
00000111 Class getClass
00000111 void notify
00000111 void notifyAll
--------------------------
00000002 synthetic.SyntheticMethodTest2$A
00001000 synthetic.SyntheticMethodTest2$A

在上面這個程式中，我們把值賦給了變數x，然後又呼叫了同名的一個方法。這會觸發編譯器來生成對應的synthetic方法。你會看到它生成了三個方法，應該是x變數的setter和getter方法，以及x()方法的一個synthetic方法。這些synthetic方法並不存在於getMethods方法裡返回的列表中，因為這些是synthetic方法，它們是不能直接呼叫的。從這點來說，它們和私有方法差不多。

看一下java.lang.reflect.Modifier裡面定義的常量，可以明白這些十六進位制的數字代表的是什麼：

00001008 SYNTHETIC|STATIC
00000002 PRIVATE
00000111 NATIVE|FINAL|PUBLIC
00000011 FINAL|PUBLIC
00000001 PUBLIC
00001000 SYNTHETIC

列表中有兩個是構造方法。還有一個私有方法和一個synthetic的。私有的這個是因為我們確實定義了。synthetic的方法出現是因為我們從外部呼叫了內部的私有成員。這裡面還沒有出現bridge方法。

其實說到最後也沒講完到底什麼是volatile方法，或者說volatile方法是不存在的，所謂的volatile方法就是指bridge方法。由於在修飾符中volatile和bridge是同一個值，在之前版本的javap中存在一個BUG，一個bridge方法在反編譯後會顯示成volatile，所以存在“volatile方法”的說法。

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