java：“最终” System.out、System.in 和 System.err？答案

【问题标题】：java: "final" System.out, System.in and System.err?java：“最终” System.out、System.in 和 System.err？
【发布时间】：2011-05-10 14:16:48
【问题描述】：

System.out 被声明为public static final PrintStream out。

但您可以致电System.setOut() 重新分配。

嗯？如果是final，这怎么可能？

（同一点适用于System.in 和System.err）

更重要的是，如果您可以更改公共静态最终字段，那么就final 为您提供的保证（如果有）而言，这意味着什么？（我从来没有意识到也不期望 System.in/out/err 表现为final 变量）

【问题讨论】：

Final 字段并没有享受 JVM 本身带来的很多好处，尽管它们经过验证者的严格检查。也有一些方法可以修改最终字段，但不能通过标准的 java 代码（因为它是验证程序的主题）。它是通过 Unsafe 完成的，并通过 Field.set 暴露在 java 中（需要可访问的 true），它编译为提到的 Unsafe 内容。 JNI 也可以做到这一点，因此 JVM 并不热衷于尝试优化... {也许我应该将评论构建为答案，但是 meh}

标签： java final

【解决方案1】：

JLS 17.5.4 Write Protected Fields:

通常，最终静态字段可能不会被修改。然而，System.in、System.out 和 System.err 是最终的静态字段，由于遗留原因，必须允许通过方法 System.setIn、System.setOut 和 System.setErr 进行更改。我们将这些字段称为写保护，以区别于普通的 final 字段。

编译器需要将这些字段与其他 final 字段区别对待。例如，普通 final 字段的读取对同步“免疫”：锁定或易失性读取中涉及的屏障不必影响从 final 字段读取的值。由于写保护字段的值可能会发生变化，同步事件应该对它们产生影响。因此，语义规定这些字段被视为普通字段，用户代码无法更改，除非该用户代码在 System 类中。

顺便说一句，实际上你可以通过反射改变 final 字段，方法是在它们上调用 setAccessible(true)（或使用 Unsafe 方法）。这种技术在反序列化过程中，被 Hibernate 和其他框架等使用，但它们有一个限制：在修改之前已经看到 final 字段值的代码不能保证在修改后看到新值。所讨论的字段的特殊之处在于它们不受此限制，因为它们被编译器以特殊方式处理。

【讨论】：

愿 FSM 保佑遗留代码以可爱的方式破坏未来的设计！
>>该技术在反序列化过程中使用
了解setAccessible(true)只适用于非static字段，这使得它适合帮助反序列化或克隆代码的任务，但没有办法改变static final字段。这就是为什么引用的文本以“通常，最终的静态字段可能不会被修改”开头，指的是这些字段的final static性质和三个例外。实例字段的情况在另一个地方讨论。
我想知道他们为什么不简单地去掉final修饰符；似乎比所有这些“写保护”的东西都简单。我很确定这不是重大变化。
@Holger 有一种方法可以更改静态最终字段（直到 Java 8）。公共类 OnePrinter { 私有静态最终整数 ONE = 1;公共静态无效 printOne(){ System.out.println(ONE); } } 然后你可以 Field z = OnePrinter.class.getDeclaredField("ONE"); z.setAccessible(true);字段 f = Field.class.getDeclaredField("修饰符"); int 修饰符 = z.getModifiers(); f.setAccessible(true); f.set(z,modifiers & ~Modifier.FINAL); z.set(null, 2); OnePrinter.printOne();

【解决方案2】：

Java 使用本机方法来实现setIn()、setOut() 和setErr()。

在我的 JDK1.6.0_20 上，setOut() 看起来像这样：

public static void setOut(PrintStream out) {
    checkIO();
    setOut0(out);
}

...

private static native void setOut0(PrintStream out);

您仍然不能“通常”重新分配 final 变量，即使在这种情况下，您也不能直接重新分配字段（即您仍然无法编译“System.out = myOut”）。本机方法允许一些您在常规 Java 中根本无法做到的事情，这解释了为什么本机方法存在一些限制，例如要求对小程序进行签名才能使用本机库。

【讨论】：

好的，所以它是纯 Java 语义的后门......你能回答我添加的问题的一部分，即如果你可以重新分配流，final 在这里实际上有什么意义吗?
它可能是最终的，因此无法执行 System.out = new SomeOtherImp() 之类的操作。但是您仍然可以使用本机方法使用设置器，如上所示。
我猜在这种情况下，对原生 setIn0 和 setOut0 方法的调用将真正修改最终变量的值，原生方法可能可以做到这一点......这就像在游戏中使用作弊码：S
@Danilo，是的，它确实修改了:)
@Jason，无法直接设置它需要在调用 setIn/setErr 时进行安全检查。一切公平公正。 java确实修改最终字段的示例：java.util.Random（字段种子）

【解决方案3】：

为了扩展 Adam 所说的，这里是 impl：

public static void setOut(PrintStream out) {
    checkIO();
    setOut0(out);
}

setOut0 定义为：

private static native void setOut0(PrintStream out);

【讨论】：

【解决方案4】：

取决于实施。最后一个可能永远不会改变，但它可能是实际输出流的代理/适配器/装饰器，例如 setOut 可以设置 out 成员实际写入的成员。但在实践中，它是本地设置的。

【讨论】：

【解决方案5】：

System类中声明为final的out是类级变量。下面方法中的 out 是一个局部变量。我们无法将实际上是最终级别的类级别传递到此方法中

public static void setOut(PrintStream out) {
  checkIO();
  setOut0(out);
    }

上述方法的用法如下：

System.setOut(new PrintStream(new FileOutputStream("somefile.txt")));

现在数据将被转移到文件中。希望这个解释有意义。

因此，本机方法或反射在改变 final 关键字的目的方面没有任何作用。

【讨论】：

setOut0 正在修改类变量，是 final 的。

【解决方案6】：

至于如何，我们可以去java/lang/System.c看源码：

/*
 * The following three functions implement setter methods for
 * java.lang.System.{in, out, err}. They are natively implemented
 * because they violate the semantics of the language (i.e. set final
 * variable).
 */
JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_lang_System_setOut0(JNIEnv *env, jclass cla, jobject stream)
{
    jfieldID fid =
        (*env)->GetStaticFieldID(env,cla,"out","Ljava/io/PrintStream;");
    if (fid == 0)
        return;
    (*env)->SetStaticObjectField(env,cla,fid,stream);
}

...

换句话说，JNI 可以“作弊”。 ; )

【讨论】：

【解决方案7】：

我认为setout0正在修改本地级别变量out，它不能修改类级别变量out。

【讨论】：