Thay đổi trường cuối cùng tĩnh riêng bằng cách sử dụng phản chiếu Java

Tôi có một lớp học với một private static finallĩnh vực mà thật không may, tôi cần thay đổi nó vào thời gian chạy.

Sử dụng sự phản chiếu tôi nhận được lỗi này: java.lang.IllegalAccessException: Can not set static final boolean field

Có cách nào để thay đổi giá trị?

Field hack = WarpTransform2D.class.getDeclaredField("USE_HACK");
hack.setAccessible(true);
hack.set(null, true);

Giả sử không SecurityManagerngăn cản bạn làm điều này, bạn có thể sử dụng setAccessibleđể đi lại privatevà đặt lại công cụ sửa đổi để loại bỏ finalvà thực sự sửa đổi một private static finaltrường.

Đây là một ví dụ:

import java.lang.reflect.*;

public class EverythingIsTrue {
   static void setFinalStatic(Field field, Object newValue) throws Exception {
      field.setAccessible(true);

      Field modifiersField = Field.class.getDeclaredField("modifiers");
      modifiersField.setAccessible(true);
      modifiersField.setInt(field, field.getModifiers() & ~Modifier.FINAL);

      field.set(null, newValue);
   }
   public static void main(String args[]) throws Exception {      
      setFinalStatic(Boolean.class.getField("FALSE"), true);

      System.out.format("Everything is %s", false); // "Everything is true"
   }
}

Giả sử không có SecurityExceptionném, mã trên in "Everything is true".

Những gì thực sự được thực hiện ở đây là như sau:

• Các booleangiá trị nguyên thủy truevà falsetrong mainđược tự động chuyển sang loại tham chiếu Boolean"hằng số" Boolean.TRUEvàBoolean.FALSE
• Sự phản chiếu được sử dụng để thay đổi public static final Boolean.FALSEtham chiếu đến tham chiếu BooleanbởiBoolean.TRUE
• Kết quả là, sau đó bất cứ khi nào a falseđược tự động chuyển đến Boolean.FALSE, nó đều giống Booleannhư cái được giới thiệu bởiBoolean.TRUE
• Tất cả mọi thứ "false"bây giờ là"true"

Câu hỏi liên quan

• Sử dụng sự phản chiếu để thay đổi static final File.separatorCharđể kiểm tra đơn vị
• Làm cách nào để hạn chế setAccessable chỉ sử dụng hợp pháp của Viking?
  • Có các ví dụ về việc gây rối với Integerbộ đệm của bộ đệm, biến đổi một String, v.v.

Hãy cẩn thận

Cần hết sức cẩn thận bất cứ khi nào bạn làm điều gì đó như thế này. Nó có thể không hoạt động vì SecurityManagercó thể có mặt, nhưng ngay cả khi nó không, tùy thuộc vào mô hình sử dụng, nó có thể hoặc không thể hoạt động.

JLS 17.5.3 Sửa đổi tiếp theo của các trường cuối cùng

Trong một số trường hợp, chẳng hạn như khử lưu huỳnh, hệ thống sẽ cần thay đổi các finaltrường của một đối tượng sau khi xây dựng. finalcác trường có thể được thay đổi thông qua sự phản ánh và các phương tiện phụ thuộc thực hiện khác. Mẫu duy nhất trong đó có ngữ nghĩa hợp lý là một mẫu trong đó một đối tượng được xây dựng và sau đó các finaltrường của đối tượng được cập nhật. Không nên hiển thị đối tượng cho các luồng khác, cũng như các finaltrường không được đọc, cho đến khi tất cả các cập nhật cho các finaltrường của đối tượng hoàn tất. Sự đóng băng của một finaltrường xảy ra cả ở cuối của hàm tạo trong đó finaltrường được đặt và ngay sau mỗi lần sửa đổi một finaltrường thông qua sự phản chiếu hoặc cơ chế đặc biệt khác.

Thậm chí sau đó, có một số biến chứng. Nếu một finaltrường được khởi tạo thành hằng số thời gian biên dịch trong khai báo trường, các thay đổi đối với finaltrường có thể không được quan sát, vì việc sử dụng finaltrường đó được thay thế tại thời gian biên dịch với hằng số thời gian biên dịch.

Một vấn đề khác là đặc tả cho phép tối ưu hóa mạnh mẽ các finaltrường. Trong một luồng, cho phép sắp xếp lại các lần đọc của một finaltrường với những sửa đổi của trường cuối cùng không diễn ra trong hàm tạo.

Xem thêm

• JLS 15.28 Biểu thức không đổi
  • Không chắc là kỹ thuật này hoạt động với nguyên thủy private static final boolean, bởi vì nó không thể điều chỉnh được dưới dạng hằng số thời gian biên dịch và do đó giá trị "mới" có thể không quan sát được

Phụ lục: Về thao tác bitwise

Bản chất,

field.getModifiers() & ~Modifier.FINAL

tắt bit tương ứng với Modifier.FINALtừ field.getModifiers(). &là bitwise-và, và ~là phần bù bit.

Xem thêm

• Hoạt động Wikipedia / Bitwise

Ghi nhớ biểu thức liên tục

Vẫn không thể giải quyết điều này?, Đã rơi vào trầm cảm như tôi đã làm cho nó? Mã của bạn trông như thế này?

public class A {
    private final String myVar = "Some Value";
}

Đọc các bình luận về câu trả lời này, đặc biệt là câu trả lời của @Pshemo, nó nhắc nhở tôi rằng Biểu thức liên tục được xử lý khác nhau nên sẽ không thể sửa đổi nó. Do đó, bạn sẽ cần thay đổi mã của mình để trông như thế này:

public class A {
    private final String myVar;

    private A() {
        myVar = "Some Value";
    }
}

nếu bạn không phải là chủ sở hữu của lớp ... tôi cảm thấy bạn!

Để biết thêm chi tiết về lý do tại sao hành vi này đọc này ?

Nếu giá trị được gán cho một static final booleantrường được biết tại thời gian biên dịch, thì đó là một hằng số. Các trường nguyên thủy hoặc Stringloại có thể là hằng số thời gian biên dịch. Một hằng số sẽ được nội tuyến trong bất kỳ mã nào tham chiếu trường. Vì trường không thực sự được đọc trong thời gian chạy, nên việc thay đổi nó sẽ không có hiệu lực.

Đặc tả ngôn ngữ Java nói điều này:

Nếu một trường là một biến không đổi (§4.12.4), thì việc xóa từ khóa cuối cùng hoặc thay đổi giá trị của nó sẽ không phá vỡ tính tương thích với các nhị phân có sẵn bằng cách khiến chúng không chạy, nhưng chúng sẽ không thấy bất kỳ giá trị mới nào cho việc sử dụng của trường trừ khi chúng được biên dịch lại. Điều này đúng ngay cả khi bản thân việc sử dụng không phải là biểu thức hằng số thời gian biên dịch (§15.28)

Đây là một ví dụ:

class Flag {
  static final boolean FLAG = true;
}

class Checker {
  public static void main(String... argv) {
    System.out.println(Flag.FLAG);
  }
}

Nếu bạn dịch ngược Checker, bạn sẽ thấy rằng thay vì tham chiếu Flag.FLAG, mã chỉ cần đẩy giá trị 1 ( true) lên ngăn xếp (hướng dẫn số 3).

0:   getstatic       #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3:   iconst_1
4:   invokevirtual   #3; //Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
7:   return

Một chút tò mò từ Đặc tả ngôn ngữ Java, chương 17, phần 17.5.4 "Các trường được bảo vệ chống ghi":

Thông thường, một trường cuối cùng và tĩnh có thể không được sửa đổi. Tuy nhiên, System.in, System.out và System.err là các trường cuối cùng tĩnh, vì lý do cũ, phải được phép thay đổi bằng các phương thức System.setIn, System.setOut và System.setErr. Chúng tôi đề cập đến các trường này như được bảo vệ bằng văn bản để phân biệt chúng với các trường cuối cùng thông thường.

Nguồn: http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-17.html#jls-17.5.4

Tôi cũng tích hợp nó với thư viện joor

Chỉ dùng

      Reflect.on(yourObject).set("finalFieldName", finalFieldValue);

Ngoài ra tôi đã sửa một vấn đề overridemà các giải pháp trước đó dường như bỏ lỡ. Tuy nhiên, sử dụng nó rất cẩn thận, chỉ khi không có giải pháp tốt khác.

Cùng với câu trả lời được xếp hạng hàng đầu, bạn có thể sử dụng một cách tiếp cận đơn giản nhất. FieldUtilsLớp commons Apache đã có phương thức cụ thể có thể thực hiện công cụ. Xin vui lòng, hãy xem FieldUtils.removeFinalModifierphương pháp. Bạn nên chỉ định thể hiện trường mục tiêu và cờ buộc khả năng truy cập (nếu bạn chơi với các trường không công khai). Thêm thông tin bạn có thể tìm thấy ở đây .

Trong trường hợp có sự hiện diện của Trình quản lý bảo mật, người ta có thể sử dụng AccessController.doPrivileged

Lấy ví dụ tương tự từ câu trả lời được chấp nhận ở trên:

import java.lang.reflect.*;

public class EverythingIsTrue {
    static void setFinalStatic(Field field, Object newValue) throws Exception {
        field.setAccessible(true);
        Field modifiersField = Field.class.getDeclaredField("modifiers");

        // wrapping setAccessible 
        AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
            @Override
            public Object run() {
                modifiersField.setAccessible(true);
                return null;
            }
        });

        modifiersField.setInt(field, field.getModifiers() & ~Modifier.FINAL);
        field.set(null, newValue);
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception {      
      setFinalStatic(Boolean.class.getField("FALSE"), true);
      System.out.format("Everything is %s", false); // "Everything is true"
    }
}

Trong biểu thức lambda AccessController.doPrivileged, có thể được đơn giản hóa thành:

AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction) () -> {
    modifiersField.setAccessible(true);
    return null;
});

Câu trả lời được chấp nhận làm việc cho tôi cho đến khi được triển khai trên JDK 1.8u91. Sau đó, tôi nhận ra nó thất bại tại field.set(null, newValue);dòng khi tôi đã đọc giá trị thông qua sự phản chiếu trước khi gọi setFinalStaticphương thức.

Có lẽ việc đọc gây ra một số thiết lập khác nhau của các phần tử phản chiếu Java (cụ thể là sun.reflect.UnsafeQualifiedStaticObjectFieldAccessorImpltrong trường hợp thất bại thay vì sun.reflect.UnsafeStaticObjectFieldAccessorImpltrong trường hợp thành công) nhưng tôi đã không giải thích thêm.

Vì tôi cần tạm thời đặt giá trị mới dựa trên giá trị cũ và sau đó đặt lại giá trị cũ, tôi đã thay đổi chữ ký một chút để cung cấp hàm tính toán bên ngoài và cũng trả về giá trị cũ:

public static <T> T assignFinalField(Object object, Class<?> clazz, String fieldName, UnaryOperator<T> newValueFunction) {
    Field f = null, ff = null;
    try {
        f = clazz.getDeclaredField(fieldName);
        final int oldM = f.getModifiers();
        final int newM = oldM & ~Modifier.FINAL;
        ff = Field.class.getDeclaredField("modifiers");
        ff.setAccessible(true);
        ff.setInt(f,newM);
        f.setAccessible(true);

        T result = (T)f.get(object);
        T newValue = newValueFunction.apply(result);

        f.set(object,newValue);
        ff.setInt(f,oldM);

        return result;
    } ...

Tuy nhiên đối với trường hợp chung thì điều này là không đủ.

Ngay cả khi là finalmột trường có thể được sửa đổi bên ngoài bộ khởi tạo tĩnh và (ít nhất là JVM HotSpot) sẽ thực thi mã byte hoàn toàn tốt.

Vấn đề là trình biên dịch Java không cho phép điều này, nhưng điều này có thể dễ dàng bỏ qua bằng cách sử dụng objectweb.asm. Đây là classfile hoàn toàn hợp lệ vượt qua xác minh mã byte và được tải và khởi tạo thành công theo JVM HotSpot OpenJDK12:

ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
cw.visit(Opcodes.V1_8, Opcodes.ACC_PUBLIC, "Cl", null, "java/lang/Object", null);
{
    FieldVisitor fv = cw.visitField(Opcodes.ACC_PRIVATE | Opcodes.ACC_STATIC | Opcodes.ACC_FINAL, "fld", "I", null, null);
    fv.visitEnd();
}
{
    // public void setFinalField1() { //... }
    MethodVisitor mv = cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC | Opcodes.ACC_STATIC, "setFinalField1", "()V", null, null);
    mv.visitMaxs(2, 1);
    mv.visitInsn(Opcodes.ICONST_5);
    mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, "Cl", "fld", "I");
    mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
    mv.visitEnd();
}
{
    // public void setFinalField2() { //... }
    MethodVisitor mv = cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC | Opcodes.ACC_STATIC, "setFinalField2", "()V", null, null);
    mv.visitMaxs(2, 1);
    mv.visitInsn(Opcodes.ICONST_2);
    mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, "Cl", "fld", "I");
    mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
    mv.visitEnd();
}
cw.visitEnd();

Trong Java, lớp trông đại khái như sau:

public class Cl{
    private static final int fld;

    public static void setFinalField1(){
        fld = 5;
    }

    public static void setFinalField2(){
        fld = 2;
    }
}

không thể được biên dịch với javac, nhưng có thể được tải và thực thi bởi JVM.

JVM HotSpot có cách xử lý đặc biệt đối với các lớp như vậy theo nghĩa là nó ngăn "các hằng số" đó tham gia vào việc gấp liên tục. Kiểm tra này được thực hiện trên giai đoạn viết lại mã byte của khởi tạo lớp :

// Check if any final field of the class given as parameter is modified
// outside of initializer methods of the class. Fields that are modified
// are marked with a flag. For marked fields, the compilers do not perform
// constant folding (as the field can be changed after initialization).
//
// The check is performed after verification and only if verification has
// succeeded. Therefore, the class is guaranteed to be well-formed.
InstanceKlass* klass = method->method_holder();
u2 bc_index = Bytes::get_Java_u2(bcp + prefix_length + 1);
constantPoolHandle cp(method->constants());
Symbol* ref_class_name = cp->klass_name_at(cp->klass_ref_index_at(bc_index));
if (klass->name() == ref_class_name) {
   Symbol* field_name = cp->name_ref_at(bc_index);
   Symbol* field_sig = cp->signature_ref_at(bc_index);

   fieldDescriptor fd;
   if (klass->find_field(field_name, field_sig, &fd) != NULL) {
      if (fd.access_flags().is_final()) {
         if (fd.access_flags().is_static()) {
            if (!method->is_static_initializer()) {
               fd.set_has_initialized_final_update(true);
            }
          } else {
            if (!method->is_object_initializer()) {
              fd.set_has_initialized_final_update(true);
            }
          }
        }
      }
    }
}

Hạn chế duy nhất mà JVM HotSpot kiểm tra là finalkhông nên sửa đổi trường bên ngoài lớp mà finaltrường được khai báo tại.

Chỉ cần xem câu hỏi đó trên một trong những câu hỏi phỏng vấn, nếu có thể để thay đổi biến cuối cùng với sự phản ánh hoặc trong thời gian chạy. Đã thực sự quan tâm, vì vậy những gì tôi đã trở thành:

 /**
 * @author Dmitrijs Lobanovskis
 * @since 03/03/2016.
 */
public class SomeClass {

    private final String str;

    SomeClass(){
        this.str = "This is the string that never changes!";
    }

    public String getStr() {
        return str;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Class name: " + getClass() + " Value: " + getStr();
    }
}

Một số lớp đơn giản với biến Chuỗi cuối cùng. Vì vậy, trong lớp chính nhập java.lang.reflect.Field;

/**
 * @author Dmitrijs Lobanovskis
 * @since 03/03/2016.
 */
public class Main {


    public static void main(String[] args) throws Exception{

        SomeClass someClass = new SomeClass();
        System.out.println(someClass);

        Field field = someClass.getClass().getDeclaredField("str");
        field.setAccessible(true);

        field.set(someClass, "There you are");

        System.out.println(someClass);
    }
}

Đầu ra sẽ như sau:

Class name: class SomeClass Value: This is the string that never changes!
Class name: class SomeClass Value: There you are

Process finished with exit code 0

Theo tài liệu https://docs.oracle.com/javase/tutorial/reflect/member/fieldValues.html

Nếu lĩnh vực của bạn chỉ đơn giản là riêng tư, bạn có thể làm điều này:

MyClass myClass= new MyClass();
Field aField= myClass.getClass().getDeclaredField("someField");
aField.setAccessible(true);
aField.set(myClass, "newValueForAString");

và ném / xử lý NoSuchFieldException

Toàn bộ điểm của một finaltrường là nó không thể được gán lại sau khi đã đặt. JVM sử dụng guarentee này để duy trì tính nhất quán ở nhiều nơi khác nhau (ví dụ: các lớp bên trong tham chiếu các biến ngoài). Vì vậy, không. Có thể làm như vậy sẽ phá vỡ JVM!

Giải pháp là không khai báo nó finalở nơi đầu tiên.