字符串文字、实习和反射

Question

我正在尝试找到 this question 的第三个解决方案。

我不明白为什么不打印 false。

public class MyClass {

    public MyClass() {
        try {
            Field f = String.class.getDeclaredField("value");
            f.setAccessible(true);
            f.set("true", f.get("false"));
        } catch (Exception e) {
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyClass m = new MyClass();
        System.out.println(m.equals(m));
    }
}

当然，由于字符串驻留，被修改的 "true" 实例与 PrintStream?

的 print 方法中使用的实例完全相同

public void print(boolean b) {
    write(b ? "true" : "false");
}

我错过了什么？

编辑

@yshavit 的一个有趣观点是，如果您添加行

System.out.println(true);

在try之前，输出是

true
false

Answer 1

我把它写成一个社区 wiki，因为我不知道它是否正确，也不了解细节。

似乎发生的情况是，当在运行时遇到字符串文字时，JVM 检查字符串池（使用 equals）以查看该字符串是否已经存在。如果不存在，则使用新实例。这个对象（要么是新对象，要么是已经在字符串池中的对象）是从现在开始将用于 all 字符串文字的那个 class都一样。

考虑这个例子：

public class MyClass {

    public MyClass() {
        try {
            Field f = String.class.getDeclaredField("value");
            f.setAccessible(true);
            f.set("true", f.get("false"));
        } catch (Exception e) {
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(true);       // 1
        new MyClass();
        System.out.println(true);       // 2
        System.out.println("true");     // 3
        printTrue();
        OtherClass.printTrue();
    }

    public static void printTrue() {
        System.out.println("true");     // 4
    }
}

public class OtherClass {

    static void printTrue() {
        System.out.println("true");     // 5
    }
}

这会打印：

true
false
false
false
true

我的解释：

在第 1 行，JVM 在 PrintStream class 中遇到文字 "true"。一个新字符串被添加到池中。然后 new MyClass() 被调用。在此构造函数中，JVM 在 MyClass class 中遇到字符串文字 "true"。该字符串已经在池中，因此池中的实例是将要使用的实例，但至关重要的是，它也是稍后将在第 3 行和第 4 行中使用的实例。然后修改支持该字符串的数组。因此第 2、3 和 4 行都打印 false。接下来，调用 OtherClass.printTrue() 并且 JVM 在 OtherClass 中第一次遇到字符串文字 "true"。此字符串对于池中的字符串是 而不是 equal，因为池中的字符串现在具有后备数组 [f, a, l, s, e]。因此，使用了一个新的字符串实例，并在第 5 行打印了 true。

现在假设我们注释掉第 1 行：

//        System.out.println(true);       // 1

这次的输出是：

true
false
false
true

为什么第 2 行会产生不同的结果？此处的不同之处在于 "true" 不会在 PrintStream class 中遇到，直到在后备数组被修改后。所以 "wrong" 字符串不是 PrintStream class 中使用的字符串。然而，出于与上述相同的原因，第 3 行和第 4 行继续打印 "false"。

Answer 2

这可以说是 HotSpot JVM 错误。

问题出在字符串字面量驻留机制。

java.lang.String 字符串文字的实例是在常量池解析期间延迟创建的。
最初，字符串文字在常量池中表示为CONSTANT_String_info structure that points to CONSTANT_Utf8_info。
每个class都有自己的常量池。也就是说，MyClass 和 PrintStream 有自己的一对 CONSTANT_String_info / CONSTANT_Utf8_info cpool 条目用于文字 'true' .
第一次访问CONSTANT_String_info时，JVM启动解析过程。字符串实习是这个过程的一部分。
为了找到与驻留文字的匹配项，JVM 将 CONSTANT_Utf8_info 的内容与 StringTable.
^^^ 这就是问题所在。来自 cpool 的原始 UTF 数据与 Java char[] 数组内容进行比较，用户可以通过反射欺骗这些内容。

那么，你的测试发生了什么？

f.set("true", f.get("false")) 发起'true' 在MyClass.
JVM 在 StringTable 中没有发现匹配序列 'true' 的实例，并创建一个新的 java.lang.String，存储在 StringTable.

StringTable

value 通过反射被替换。
System.out.println(true) 发起 'true' 在 PrintStream class.
JVM 将 UTF 序列 'true' 与来自 StringTable 的字符串进行比较，但找不到匹配项，因为该字符串已经有 'false' 值。 'true' 的另一个字符串被创建并放置在 StringTable.

为什么我认为这是一个错误？

JLS §3.10.5 and JVMS §5.1 要求包含相同字符序列的字符串文字必须指向 java.lang.String.

的相同实例

但是，在下面的代码中，解析具有相同字符序列的两个字符串文字会导致不同个实例。

public class Test {

    static class Inner {
        static String trueLiteral = "true";
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Field f = String.class.getDeclaredField("value");
        f.setAccessible(true);
        f.set("true", f.get("false"));

        if ("true" == Inner.trueLiteral) {
            System.out.println("OK");
        } else {
            System.out.println("BUG!");
        }
    }
}

JVM 的一个可能修复方法是将指向原始 UTF 序列的指针与 java.lang.String 对象一起存储在 StringTable 中，这样实习进程就不会将 cpool 数据（用户无法访问）与 value 数组（可通过反射访问）。

字符串文字、实习和反射

String literals, interning and reflection

java

string

reflection

jvm