Java 语言中的美化类

Question

标准 Java API 中的某些类的处理方式与其他类略有不同。我说的是那些没有编译器和/或 JVM 的特殊支持就无法实现的类。

我马上想到的是：

• Object（显然）因为它没有超类。
• String 因为该语言对 + 运算符有特殊支持。
• Thread 因为它有这个神奇的 start() 方法，尽管事实上没有“分叉”执行的字节码指令。

我想像这样的所有类都在 JLS 中以一种或另一种方式提及。如果我错了，请纠正我。

不管怎样，还有哪些这样的类？ Java 语言中是否有完整的“美化类”列表？

Answer 1

有很多不同的答案，所以我认为收集它们（并添加一些）会很有用：

类

• AutoBoxing 类 - 编译器只允许特定类
• Class - 有自己的文字（例如 int.class）。我还会在不创建新实例的情况下添加其通用类型。
• 字符串 - 具有重载的 + 运算符和对文字的支持
• Enum - 唯一可以在 switch 语句中使用的类（很快也会授予 String 特权）。它也做其他事情（自动静态方法创建、序列化处理等），但理论上这些可以用代码来完成——它只是很多样板，一些约束不能在子类中强制执行（例如特殊的子类化规则），但是如果没有枚举的特权状态，您永远无法完成的是将它包含在 switch 语句中。
• Object - 所有对象的根（我会添加它的 clone 和 finalize 方法不是你可以实现的）
• 引用：WeakReference、SoftReference、PhantomReference
• 线程 - 该语言没有给你一个启动线程的特定指令，而是神奇地将它应用到 start() 方法。
• Throwable - 所有可以使用 throw、 throws 和 catch 的类的根，以及编译器对 Exception 与 RuntimeException 和 Error 的理解。
• NullPointerException 和其他异常，例如 ArrayIndexOutOfBounds，这些异常可以由除 athrow 之外的其他字节码指令引发。

接口

• Iterable - 唯一可以在增强的 for 循环中使用的接口

---

荣誉奖：

• java.lang.reflect.Array - 无法创建由 Class 对象定义的新数组。
• 注解 它们是一种特殊的语言功能，在运行时表现得像一个界面。你当然不能定义另一个 Annotation 接口，就像你不能定义 Object 的替代品一样。但是，您可以实现它们的所有功能，并且只有另一种方法来检索它们（以及一大堆样板文件）而不是反射。事实上，在引入注解之前，已经有很多基于 XML 和基于 javadoc 标签的实现。
• ClassLoader - 它当然与 JVM 有特权关系，因为没有语言方式来加载类，尽管有字节码方式，所以它就像 Array 那样。它还具有被 JVM 回调的特权，尽管这是一个实现细节。
• Serializable - 您可以通过反射来实现该功能，但它有自己的特权关键字，在某些情况下您会花费大量时间来熟悉 SecurityManager。

注意：我没有列出提供 JNI 的东西（例如 IO），因为如果你愿意的话，你总是可以实现自己的 JNI 调用。但是，以特权方式与 JVM 交互的本机调用是不同的。

数组是有争议的 - 它们继承 Object，具有可理解的层次结构（Object[] 是 String[] 的超类型），但它们是一种语言特性，而不是单独定义的类。

Answer 2

Class，当然。它有自己的文字（与String 的区别，顺便说一句），并且是所有反射魔法的起点。

Answer 3

sun.misc.unsafe 是所有肮脏、破坏语言精神的黑客之母。

Answer 4

1. 枚举。你不能继承它，但编译器可以。
2. java.util.concurrent 下的许多东西可以在没有 JVM 支持的情况下实现，但效率会低很多。

Answer 5

所有Number classes 都有一点Autoboxing 形式的魔力。

Answer 6

既然提到了重要的类，我再提一些接口：

Iterable 接口（从 1.5 开始） - 它允许对象参与 foreach 循环：

Iterable<Foo> iterable = ...;
for (Foo foo : iterable) {

}

---

Serializable 接口有一个非常特殊的含义，不同于标准接口。您可以定义将被考虑的方法，即使它们未在接口中定义（如readResolve()）。 transient 关键字是影响Serializable 实现者行为的语言元素。

Answer 7

1. 可抛出、RuntimeException、错误 断言错误
2. 引用 WeakReference、SoftReference、PhantomReference
3. 枚举
4. 注释

Answer 8

int[].class 中的 Java 数组

Answer 9

java.lang.ClassLoader，虽然实际的脏活是由一些未提及的子类完成的（参见12.2.1 The Loading Process）。

Answer 10

对此不确定。但是我想不出手动实现 IO 对象的方法。

Answer 11

System 类有一些魔力。

System.arraycopy 是本机代码的挂钩

public static native void arraycopy(Object array1, int start1, 
  Object array2, int start2, int length);

但是……

/**
 * Private version of the arraycopy method used by the jit
 * for reference arraycopies
 */
private static void arraycopy(Object[] A1, int offset1,
  Object[] A2, int offset2, int length) {
   ...
}

Answer 12

好吧，既然已经提到了 assert 的特殊处理。以下是 jvm 特殊处理的更多异常类型：

• NullPointerException
• 算术异常。
• 堆栈溢出异常
• 各种OutOfMemoryErrors
• ...

异常并不特殊，只是jvm在特殊情况下使用，所以不自己写jvm是无法实现的。我敢肯定还有更多特殊的例外。

Answer 13

这些类中的大多数并不是在编译器或 JVM 的“特殊”帮助下真正实现的。 Object 确实注册了一些在内部 JVM 结构周围戳的本机，但您也可以为自己的类这样做。 （我承认这是受语义的限制，“调用一个在JVM中定义的native”可以认为是对JVM的特殊支持。）

/is/ 的特殊之处在于“new”和“throw”指令在初始化这些内部结构时的行为。

注解和数字都非常怪异。