Question

我是Java编程的新手，并且有一个我一直很好奇的问题。任何帮助将不胜感激：）

私有，包私有，受保护和公共变量如何在幕后区分，以保证变量安全？

安全我的意思是，例如，它如何确保私有变量只能被类中的方法访问？

我想知道计算机/ JVM内部究竟发生了什么。 Java是否为每种类型都有不同的内存空间？如果是这样，是什么让不同的内存空间无法访问？毕竟它还在记忆中吗？

提前谢谢： - ）

Answer 1

可见性范围在Java中的两个位置实现：在编译器和执行字节码的JVM中。

首先，编译器限制了用public，protected和private关键字标记的变量的可见性（还要注意Java有第四个范围，称为默认范围，就是你当你声明一个没有三个关键字之一的变量时获取）。差异记录在别处（参见In Java, difference between default, public, protected, and private或任何有关Java编程的好书）。

其次，我认为这更像是你要问的，是Java在运行时保护对private，protected和JVM中的默认范围的变量的访问。这主要适用于Java的反射API（如果您的非反射代码编译，您知道它不能访问任何不允许访问的内容，因此可能会遇到运行时可见性问题）。例如，假设你在Foo.java中有这个：

// class with a private member variable
public class Foo {
    private int bar = 0;
}

然后你尝试使用Test.java中的反射从另一个类访问bar：

import java.lang.reflect.*;

// This class won't have access to Foo's member 'bar'
public class Test {

    void doStuff() {
        // create a new instance of Foo
        Foo foo = new Foo();
        try {
            // use reflection to get the variable named 'bar'
            Field barField = foo.getClass().getDeclaredField("bar");

            // attempt to access the value of 'bar' which will throw an exception
            System.out.println(barField.get(foo));

       } catch (NoSuchFieldException e) {
           throw new RuntimeException(e);
       } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
       }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Test().doStuff();
    }

}

您将收到一个异常，表明您无权访问该变量。有一些方法可以避免这种情况，但这里的要点是，默认情况下，JVM可以保护对您通常能够看到的范围之外的变量（以及方法和类）的访问。

<强>附录

Java通常不会隐藏＆＃34;任何事情，因为它不需要。 Java语言和JVM字节码都无法访问幕后使用的指针，并且通过语言或反射API也无法访问内存中的任意位置，因此没有办法（除了一个例外 - 请参阅下文）以读取您无法访问的变量的值。使用反射时，JVM只检查一个标志（最初由编译器设置），以查看当前代码是否可以访问正在访问的变量或方法，然后允许访问或抛出异常。

我提到的异常是一个反射API调用，它可以关闭给定变量或方法的访问检查。例如，要避免前一个示例中的异常，您可以这样做：

...
Field barField = foo.getClass().getDeclaredField("bar");
// mark the variable 'bar' as accessible
barField.setAccessible(true);
// attempt to access the value of 'bar' which will throw an exception
System.out.println(barField.get(foo));
...

Answer 2

如果您有兴趣，您应该花一点时间浏览Java虚拟机规范。特别是，section 4.5定义了如何存储和引用字段的属性，而section 5.4.3.2讨论了如何实际检索字段。

归结为解析字段（如果需要，首先解析类）然后检查字段是否可以被调用代码访问。 AFAICT没有私人领域的特殊空间。

Answer 3

Java使用代码验证来强制执行它的规则。在Java字节码中，没有内存地址，但仍然有不同的专用指令用于访问实例，static字段，局部变量或操作数堆栈的字段。由于指令显式访问字段，Verifier可以检查包含该指令的类是否有权访问该字段。

重要的是要理解，对于特定代码，这只发生一次，因为有效性不会改变，因此验证的代码将不会在后续执行时再次验证，因此验证只施加一次性开销。

允许使用不同的策略，关于何时验证方法的代码，但当然，验证必须在第一次执行代码之前发生，这是在JIT可能将字节代码编译为机器代码之前使用内存地址访问字段。

另见“The Java® Virtual Machine Specification, §4.10. Verification of class Files”

Java如何保护私有，包私有和受保护的变量？

3 个答案: