Java 中冷門的 synthetic 關鍵字原理解讀

看JAVA的反射時，看到有個synthetic ，還有一個方法isSynthetic() 很好奇，就瞭解了一下：

1.定義

Any constructs introduced by a Java compiler that do not have a corresponding construct in the source code must be marked as synthetic, except for default constructors, the class initialization method, and the values and valueOf methods of the Enum class.

大意爲：由java編譯器生成的（除了像默認構造函數這一類的）方法，或者類

2.實例

既然知道synthetic方法和synthetic類是由編譯器生成的，那到底編譯器會怎麼生成這些東西，又在什麼狀況下會生成這些東西呢？

先看一段代碼：

import static java.lang.System.out;

public final class DemonstrateSyntheticMethods
{
   public static void main(final String[] arguments)
   {
      DemonstrateSyntheticMethods.NestedClass nested =
         new DemonstrateSyntheticMethods.NestedClass();
      out.println("String: " + nested.highlyConfidential);
   }

   private static final class NestedClass
   {
      private String highlyConfidential = "Don't tell anyone about me";
      private int highlyConfidentialInt = 42;
      private Calendar highlyConfidentialCalendar = Calendar.getInstance();
      private boolean highlyConfidentialBoolean = true;
   }
}

編譯以後，能夠看到三個文件：

其中，最下面的這個類文件很好解釋，就是咱們的主class，中間的文件，是咱們的內部類，上面的文件，後面再講，咱們先看一下中間這個內部類

2.1 內部類的反編譯結果

用javap 反編譯DemonstrateSyntheticMethods$NestedClass.class，獲得以下結果：

javap DemonstrateSyntheticMethods\$NestedClass.class
Compiled from "DemonstrateSyntheticMethods.java"
final class DemonstrateSyntheticMethods$NestedClass {
  DemonstrateSyntheticMethods$NestedClass(DemonstrateSyntheticMethods$1);

  static java.lang.String access$100(DemonstrateSyntheticMethods$NestedClass);
}

先把構造函數放一邊，咱們來看這個標黑的方法access$100 這個是怎麼回事呢？咱們的源文件裏找不到這個access方法啊？

2.2 synthetic方法

這個方法就是編譯器生成的synthetic方法，讀者不信的話，能夠用method.isSynthetic() 去驗證一下。

爲什麼要生成這樣一個方法呢？

能夠看到，咱們的NestedClass類中，highConfidential是一個私有屬性，而咱們在外部類DemonstrateSyntheticMethods中，直接引用了這個屬性。做爲一個內部類，NestedClass的屬性被外部類引用，在語義上毫無問題，可是這卻苦了編譯器。

爲了能讓一個private的變量被引用到，編譯器生成了一個package scope的access方法，這個方法就是一個get方法，在外部類使用highConfidential這個屬性時，實際是使用了這個access方法。

在javap中能夠看到直接的證據：

圖中紅框的位置，能夠很清楚的看到main方法實際上調用了access$100這個方法。

因此，結論很清楚了，編譯器爲了方便內部類的私有成員被外部類引用，生成了一個get方法，這能夠被理解爲一個trick，繞開了private成員變量的限制。

2.3 synthetic類

定義已經提到，編譯器不單單會生成方法，也會生成synthetic類。

咱們回過頭來看2.1提到的最後一個類DemonstrateSyntheticMethods$1.class

這個類是一個徹底的空類，反編譯後是這個樣子：

// $FF: synthetic class
class DemonstrateSyntheticMethods$1 {
}

這個類只出場了一次，做爲內部類NestedClass的package scope的構造函數，如圖所示：

 

 那麼，這個類的做用呢？筆者查了不少資料，都沒有明確的說明這個類的用途，只能根據代碼作推測以下：

NestedClass做爲一個private類，其默認構造函數也是private的。那麼，事實上，做爲外部類的DemonstrateSyntheticMethods類，沒有辦法new這個內部類的對象，而這和咱們須要的語義相違背。

那麼，爲了實現語義，編譯器又用了一個trick，悄悄的生成了一個構造函數NestedClass(DemonstrateSyntheticMethods$1 obj), 這個構造函數是包可見的。

那麼，外部類則能夠經過new NestedClass(null)的方式，獲得內部類的對象。若是讀者檢查一下main方法的話，能夠看到這個方法的調用以下圖所示。

這就是這個synthetic類的做用。若是咱們給咱們的NestedClass 增長一個public級別的默認構造函數的話，則能夠看到編譯器不會再生成這個synthetic類。

3.結論

編譯器經過生成一些在源代碼中不存在的synthetic方法和類的方式，實現了對private級別的字段和類的訪問，從而繞開了語言限制，這能夠算是一種trick。

在實際生產和應用中，基本不存在程序員須要考慮synthetic的地方。

PS: 在此提一個的常見的存在synthetic的案例。

若是同時用到了Enum和switch，如先定義一個enum枚舉，而後用switch遍歷這個枚舉，java編譯器會偷偷生成一個synthetic的數組，數組內容是enum的實例。

對於這種狀況，筆者找到了一個資料，可供參考：

Java動態修改Enum實例

---

 

完。