Java那些不为人知的特殊方法

原文链接，译文链接，原文作者： Peter Verhas，译者：有孚，本文最早发表于deepinmind

如果你用过反射并且执行过getDeclaredMethods方法的话，你可能会感到很吃惊。你会发现出现了很多源代码里没有的方法。如果你看一下这些方法的修饰符的话，可能会发现里面有些方法是volatile的。顺便说一句，如果在Java面试里问到“什么是volatile方法？”，你可能会吓出一身冷汗。正确的答案是没有volatile方法。但同时，getDeclaredMethods()或者getMethods()返回的这些方法，Modifier.isVolatile(method.getModifiers())的结果却是true。

immutator的一些用户遇到过这样的问题。他们发现，使用immutator（这个项目探索了Java的一些不为人知的细节）生成的Java代码使用volatile了作为方法的关键字，而这样的代码没法通过编译。结果就是这根本没法用。

这是怎么回事？syntethic和bridge方法又是什么？

可见性

当你创建一个嵌套类的时候，它的私有变量和方法对上层的类是可见的。这个在不可变嵌套式Builder模式中用到了。这是Java语言规范里已经定义好的一个行为。

JVM是如何处理这个的？它可不知道什么是内部类或者嵌套类的。JVM对所有的类都一视同仁，它都认为是顶级类。所有类都会被编译成顶级类，而那些内部类编译完后会生成…$… class的类文件。

如果你创建一个内部类的话，它会被彻底编译成一个顶级类。

那这些私有变量又是如何被外部类访问的呢？如果它们是个顶级类的私有变量（它们的确也是），那为什么别的类还能直接访问这些变量？

javac是这样解决这个问题的，对于任何private的字段，方法或者构造函数，如果它们也被其它顶层类所使用，就会生成一个synthetic方法。这些synthetic方法是用来访问最初的私有变量/方法/构造函数的。这些方法的生成也很智能：只有确实被外部类用到了，才会生成这样的方法。

这些生成的方法的名字取决于具体的实现，最后叫什么也不好说。我只能说在我运行的这个平台上，上述程序的输出是这样的：

在上面这个程序中，我们给变量x赋值，然后又调用了一个同名的方法。这会触发编译器生成对应的synthetic方法。你会看到它生成了三个方法，应该是x变量的setter和getter方法，以及x()方法对应的一个synthetic方法。这些方法并不存在于getMethods方法里返回的列表中，因为它们是synthetic方法，是不能直接被调用的。从这点来看，它们和私有方法差不多。

看一下java.lang.reflect.Modifier里面定义的常量，可以明白这些十六进制的数字代表的是什么：

列表中有两个是构造方法。还有一个私有方法以及一个synthetic方法。存在这个私有方法是因为我们确实定义了它。而synthetic方法的出现是因为我们从外部类调用了它内部的私有成员。到目前为止，还没有出现过bridge方法。

泛型和继承

到目前为止，看起来还不错。不过我们还没有看到”volatile”方法。

看一下java.lang.reflect.Modifier的源码你会发现0x00000040这个常量被定义了两次。一次是定义成VOLATILE，还有一次是BRIDGE（后者是包内部私有的，并不对外开放）。

想出现volatile方法的话，写个简单的程序就行了：

这个链表有一个返回String的get(int)方法。先别讨论代码整不整洁的问题了。这只是段示例代码而已。整洁的代码当然也会出现同样的问题，不过越复杂的代码越难定位问题罢了。

输出的结果是这样的：

这里有两个get方法。一个是代码里的那个，另外一个是synthetic和bridge方法。用javap反编译后会是这样的：

有趣的是，两个方法的签名是一模一样的，只有返回类型不同。这个在JVM里面是合法的，不过在Java语言里可不允许。bridge的这个方法不干别的，就只是去调用了下原始的那个方法。

为什么我们需要这个synthetic方法呢，谁会调用它？比如现在有段代码想要调用一个非MyLink类型变量的get(int)方法：

它不能调用返回String的方法，因为List里没这样的方法。为了解释的更清楚一点，我们重写下add方法而不是get方法：

我们会发现这个bridge方法

它不仅调用了原始的方法，它还进行了类型检查。这个检查是在运行时进行的，并不是由JVM自己来完成。正如你所想，在18行的地方会抛出一个异常：

下次如果你在面试中被问到volatile方法的话，说不定面试官知道的还没你多:-)

译者注：其实作者说到最后也没讲完到底什么是volatile方法，其实volatile方法如篇首所说，是不存在的，所谓的volatile方法就是指bridge方法。由于在修饰符中volatile和bridge是同一个值，在之前版本的javap中存在一个BUG，一个bridge方法在反编译后会显示成volatile，所以存在”volatile方法”的说法。