内部类如何访问封闭类的私有成员在更高版本的Java？

Question

我一直在试图理解java中嵌套类的机制。

考虑以下代码：

public class OuterClass {

private String privateOuterField = "Private Outer Field";

public static String publicStaticOuterField = "Public static outer field";

private static String privateStaticOuterField = "private static outer field";


class InnerClass{
    private String privateInnerField = "Private Inner Field";
    
    //non-final static data members not allowed in java 1.8 but allowed in java 17.0
    //private static String innerClassStaticField = "Private Inner Class Static Field";   
    
    public void accessMembers() {
        System.out.println(privateOuterField);
        System.out.println(publicStaticOuterField);
    }
}

static class StaticInnerClass{
    
    private String privateStaticInnerField = "Private Inner Field of static class";
    
    public void accessMembers(OuterClass outer) {
        //System.out.println(privateOuterField);  //error
        System.out.println(outer.privateOuterField);
        System.out.println(publicStaticOuterField);
        System.out.println(privateStaticOuterField);
    }
}
    
public static void main(String[] args) {
    
    OuterClass outerObj = new OuterClass();
    OuterClass.InnerClass innerObj = outerObj.new InnerClass();
    
    StaticInnerClass staticInnerObj = new StaticInnerClass();
    
    innerObj.accessMembers();
    staticInnerObj.accessMembers(outerObj);
    

}

}

我知道内部类是编译器的一种现象，虚拟机不知道它们。内部类被翻译成带有$分隔外部和内部类名的常规类文件。

为了更详细地理解这种机制，我尝试使用javap-p命令反汇编在java版本1.8中编译的类文件。

我得到了以下结果：OuterClass：

public class staticNestedClasses.OuterClass {
  private java.lang.String privateOuterField;
  public static java.lang.String publicStaticOuterField;
  private static java.lang.String privateStaticOuterField;
  public staticNestedClasses.OuterClass();
  public static void main(java.lang.String[]);
  static java.lang.String access$000(staticNestedClasses.OuterClass);
  static java.lang.String access$100();
  static {};
}

内部类：

class staticNestedClasses.OuterClass$InnerClass {
  private java.lang.String privateInnerField;
  final staticNestedClasses.OuterClass this$0;
  staticNestedClasses.OuterClass$InnerClass(staticNestedClasses.OuterClass);
  public void accessMembers();
}

在这里我们可以看到编译器通过构造函数将外部类的引用传递给内部类，以便它可以评估外部类的字段和方法：

staticNestedClasses.OuterClass$InnerClass(staticNestedClasses.OuterClass);

这个外部类引用存储在最终的StaticNestedClass中。OuterClass此$0

但是OuterClass$InnerClass类不能通过外部类引用直接访问私有成员，因此每当编译器检测到从内部类访问私有成员时，它都会在外部类中生成访问器方法（或getter方法）。

在外部类的反汇编文件中，我们可以看到编译器生成了这些访问器方法。

static java.lang.String access$000(staticNestedClasses.OuterClass);
static java.lang.String access$100();

但是当我在java 17.0中编译相同的代码并分解类文件时，我得到了以下结果。

外部类别：

public class staticNestedClasses.OuterClass {
  private java.lang.String privateOuterField;
  public static java.lang.String publicStaticOuterField;
  private static java.lang.String privateStaticOuterField;
  public staticNestedClasses.OuterClass();
  public static void main(java.lang.String[]);
  static {};
}

OuterClass$InnerClass：

class staticNestedClasses.OuterClass$InnerClass {
  private java.lang.String privateInnerField;
  private static java.lang.String innerClassStaticField;
  final staticNestedClasses.OuterClass this$0;
  staticNestedClasses.OuterClass$InnerClass(staticNestedClasses.OuterClass);
  public void accessMembers();
  static {};
}

这里编译器没有生成任何访问器方法，但代码运行良好。

那么，内部类是如何访问外部类的私有成员的呢？

Answer 1

阻止一个类访问另一个类的私有成员的唯一原因是JVM（或者确切地说是它的验证器）拒绝了访问。因此，它只需要JVM的协作就可以实现。

而Java

Java

因此，您可以说JVM仍然对内部类一无所知，因为哪些类属于嵌套，由生成类文件的工具（例如Java源代码编译器）决定。因此，可以使用嵌套与其他工具一起生成类文件，而无需遵循内部类语义。

最后，应该提到的是，类文件还包含关于内部类关系的信息，使用了innerclases属性。但这仅由编译器和反射使用，而JVM在决定访问是否合法时不使用这些信息。