使用Java反射更改私有静态最终字段

我有一堂课private static final，但不幸的是，我需要在运行时更改它。

使用反射我得到这个错误： java.lang.IllegalAccessException: Can not set static final boolean field

有什么办法可以改变价值？

Field hack = WarpTransform2D.class.getDeclaredField("USE_HACK");
hack.setAccessible(true);
hack.set(null, true);

假设没有SecurityManager阻止您执行此操作，则可以使用setAccessible来绕开private并重置修饰符以摆脱final，并实际上修改private static final字段。

这是一个例子：

import java.lang.reflect.*;

public class EverythingIsTrue {
   static void setFinalStatic(Field field, Object newValue) throws Exception {
      field.setAccessible(true);

      Field modifiersField = Field.class.getDeclaredField("modifiers");
      modifiersField.setAccessible(true);
      modifiersField.setInt(field, field.getModifiers() & ~Modifier.FINAL);

      field.set(null, newValue);
   }
   public static void main(String args[]) throws Exception {      
      setFinalStatic(Boolean.class.getField("FALSE"), true);

      System.out.format("Everything is %s", false); // "Everything is true"
   }
}

假设没有SecurityException抛出，上面的代码将打印出来"Everything is true"。

实际执行的操作如下：

• 基本boolean值true和falsein自动main装箱以引用类型Boolean“常量”，Boolean.TRUE并且Boolean.FALSE
• 反射是用来更改所public static final Boolean.FALSE引用Boolean的Boolean.TRUE
• 结果，随后在将a自动false装箱到时Boolean.FALSE，它所指的含义与所指的相同Boolean。Boolean.TRUE
• "false"现在的一切都是"true"

相关问题

• 使用反射更改static final File.separatorChar单元测试
• 如何将setAccessible限制为仅“合法”使用？
  • 包含弄乱Integer的缓存，使突变String等的示例

注意事项

每当您执行此类操作时，都应格外小心。它可能不起作用，因为SecurityManager可能存在a，但是即使它不存在，根据使用方式的不同，它可能也可能不起作用。

JLS 17.5.3最终字段的后续修改

在某些情况下，例如反序列化，系统将需要final在构造后更改对象的字段。final字段可以通过反射和其他依赖于实现的方式进行更改。具有合理语义的唯一模式是构造一个对象，然后final更新该对象的字段的模式。在完成对对象字段的final所有更新之前，不应使该对象对其他线程可见，也不应读取final字段。final字段冻结发生在final设置该字段的构造函数的末尾，以及在final通过反射或其他特殊机制对字段进行每次修改之后立即冻结。

即使这样，仍然存在许多并发症。如果final在字段声明中将字段初始化为编译时常量，则final可能不会观察到对该字段的更改，因为final在编译时会将该字段的使用替换为编译时常量。

另一个问题是该规范允许对final字段进行积极的优化。在一个线程内，允许对final字段的读取进行重新排序，而对最终字段的修改不会在构造函数中发生。

也可以看看

• JLS 15.28常数表达式
  • 这项技术不太可能与原始private static final boolean函数一起使用，因为它作为编译时常量是可内联的，因此“ new”值可能无法观察到

附录：关于按位操作

实质上，

field.getModifiers() & ~Modifier.FINAL

关闭与Modifier.FINALfrom 相对应的位field.getModifiers()。&是按位与，并且~是按位补码。

也可以看看

• 维基百科/按位操作

记住常数表达式

仍然无法解决这个问题吗？像我一样，陷入了抑郁吗？您的代码看起来像这样吗？

public class A {
    private final String myVar = "Some Value";
}

阅读有关此答案的注释，特别是@Pshemo的注释，它使我想起了常量表达式的处理方式不同，因此将无法对其进行修改。因此，您需要将代码更改为如下所示：

public class A {
    private final String myVar;

    private A() {
        myVar = "Some Value";
    }
}

如果您不是课程的所有者，我会感觉到您！

有关为什么此行为的更多详细信息，请阅读此内容？

如果分配给static final boolean字段的值在编译时是已知的，则它是一个常数。原始或String类型的字段 可以是编译时常量。在引用该字段的任何代码中都将内联一个常量。由于在运行时实际上并未读取该字段，因此对其进行更改将无效。

在Java语言规范这样说：

如果字段是常量变量（第4.12.4节），则删除关键字final或更改其值不会因为不运行而破坏与现有二进制文件的兼容性，但它们将看不到任何新的用法值除非重新编译它们。即使用法本身不是编译时常量表达式（第15.28节），也是如此。

这是一个例子：

class Flag {
  static final boolean FLAG = true;
}

class Checker {
  public static void main(String... argv) {
    System.out.println(Flag.FLAG);
  }
}

如果您进行反编译Checker，您会发现它不是引用Flag.FLAG，而是简单地将值1（true）压入堆栈（指令3）。

0:   getstatic       #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3:   iconst_1
4:   invokevirtual   #3; //Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
7:   return

Java语言规范第17章，第17.5.4节“写保护字段”：

通常，不得修改final字段和static字段。但是，System.in，System.out和System.err是静态的最终字段，由于遗留原因，必须允许使用System.setIn，System.setOut和System.setErr方法进行更改。我们称这些字段为写保护的，以区别于普通的最终字段。

来源：http : //docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-17.html#jls-17.5.4

我也将其与joor库集成

只需使用

      Reflect.on(yourObject).set("finalFieldName", finalFieldValue);

我还override解决了以前的解决方案似乎遗漏的问题。但是，只有在没有其他好的解决方案时，才应谨慎使用此功能。

除了排名靠前的答案，您还可以使用一些简单的方法。Apache commons FieldUtils类已经具有可以执行此操作的特定方法。请看看FieldUtils.removeFinalModifier方法。您应该指定目标字段实例和可访问性强制标志（如果您使用非公共字段）。您可以在此处找到更多信息。

如果存在安全管理器，则可以利用 AccessController.doPrivileged

从上面接受的答案中拿相同的例子：

import java.lang.reflect.*;

public class EverythingIsTrue {
    static void setFinalStatic(Field field, Object newValue) throws Exception {
        field.setAccessible(true);
        Field modifiersField = Field.class.getDeclaredField("modifiers");

        // wrapping setAccessible 
        AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
            @Override
            public Object run() {
                modifiersField.setAccessible(true);
                return null;
            }
        });

        modifiersField.setInt(field, field.getModifiers() & ~Modifier.FINAL);
        field.set(null, newValue);
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception {      
      setFinalStatic(Boolean.class.getField("FALSE"), true);
      System.out.format("Everything is %s", false); // "Everything is true"
    }
}

在lambda表达式中AccessController.doPrivileged，可以简化为：

AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction) () -> {
    modifiersField.setAccessible(true);
    return null;
});

在将其部署到JDK 1.8u91上之前，可接受的答案一直对我有用。然后我意识到，field.set(null, newValue);在调用setFinalStatic方法之前通过反射读取值时，它无法在线执行。

可能是读取导致Java反射内部结构的某种不同设置（即sun.reflect.UnsafeQualifiedStaticObjectFieldAccessorImpl失败情况下而不是sun.reflect.UnsafeStaticObjectFieldAccessorImpl成功情况下），但我没有进一步详细说明。

由于我需要根据旧值临时设置新值，然后再将旧值重新设置，因此我做了一点点更改，以在外部提供计算功能并返回旧值：

public static <T> T assignFinalField(Object object, Class<?> clazz, String fieldName, UnaryOperator<T> newValueFunction) {
    Field f = null, ff = null;
    try {
        f = clazz.getDeclaredField(fieldName);
        final int oldM = f.getModifiers();
        final int newM = oldM & ~Modifier.FINAL;
        ff = Field.class.getDeclaredField("modifiers");
        ff.setAccessible(true);
        ff.setInt(f,newM);
        f.setAccessible(true);

        T result = (T)f.get(object);
        T newValue = newValueFunction.apply(result);

        f.set(object,newValue);
        ff.setInt(f,oldM);

        return result;
    } ...

但是，对于一般情况，这还不够。

即使final是字段，也可以在静态初始值设定项之外进行修改，并且（至少JVM HotSpot）可以完美执行字节码。

问题是Java编译器不允许这样做，但是可以使用轻松地绕过它objectweb.asm。这是通过字节码验证并在JVM HotSpot OpenJDK12下成功加载和初始化的完全有效的类文件：

ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
cw.visit(Opcodes.V1_8, Opcodes.ACC_PUBLIC, "Cl", null, "java/lang/Object", null);
{
    FieldVisitor fv = cw.visitField(Opcodes.ACC_PRIVATE | Opcodes.ACC_STATIC | Opcodes.ACC_FINAL, "fld", "I", null, null);
    fv.visitEnd();
}
{
    // public void setFinalField1() { //... }
    MethodVisitor mv = cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC | Opcodes.ACC_STATIC, "setFinalField1", "()V", null, null);
    mv.visitMaxs(2, 1);
    mv.visitInsn(Opcodes.ICONST_5);
    mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, "Cl", "fld", "I");
    mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
    mv.visitEnd();
}
{
    // public void setFinalField2() { //... }
    MethodVisitor mv = cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC | Opcodes.ACC_STATIC, "setFinalField2", "()V", null, null);
    mv.visitMaxs(2, 1);
    mv.visitInsn(Opcodes.ICONST_2);
    mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, "Cl", "fld", "I");
    mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
    mv.visitEnd();
}
cw.visitEnd();

在Java中，该类看起来大致如下：

public class Cl{
    private static final int fld;

    public static void setFinalField1(){
        fld = 5;
    }

    public static void setFinalField2(){
        fld = 2;
    }
}

不能使用编译javac，但可以由JVM加载和执行。

JVM HotSpot对此类有特殊的对待，因为它可以防止此类“常量”参与常量折叠。该检查是在类初始化的字节码重写阶段完成的：

// Check if any final field of the class given as parameter is modified
// outside of initializer methods of the class. Fields that are modified
// are marked with a flag. For marked fields, the compilers do not perform
// constant folding (as the field can be changed after initialization).
//
// The check is performed after verification and only if verification has
// succeeded. Therefore, the class is guaranteed to be well-formed.
InstanceKlass* klass = method->method_holder();
u2 bc_index = Bytes::get_Java_u2(bcp + prefix_length + 1);
constantPoolHandle cp(method->constants());
Symbol* ref_class_name = cp->klass_name_at(cp->klass_ref_index_at(bc_index));
if (klass->name() == ref_class_name) {
   Symbol* field_name = cp->name_ref_at(bc_index);
   Symbol* field_sig = cp->signature_ref_at(bc_index);

   fieldDescriptor fd;
   if (klass->find_field(field_name, field_sig, &fd) != NULL) {
      if (fd.access_flags().is_final()) {
         if (fd.access_flags().is_static()) {
            if (!method->is_static_initializer()) {
               fd.set_has_initialized_final_update(true);
            }
          } else {
            if (!method->is_object_initializer()) {
              fd.set_has_initialized_final_update(true);
            }
          }
        }
      }
    }
}

JVM HotSpot检查的唯一限制是，final不应在final声明该字段的类之外修改该字段。

只是在面试问题中看到了一个问题，如果可能的话，可以通过反射或在运行时更改最终变量。真的很感兴趣，所以我开始变得：

 /**
 * @author Dmitrijs Lobanovskis
 * @since 03/03/2016.
 */
public class SomeClass {

    private final String str;

    SomeClass(){
        this.str = "This is the string that never changes!";
    }

    public String getStr() {
        return str;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Class name: " + getClass() + " Value: " + getStr();
    }
}

一些带有最终String变量的简单类。因此，在主类中导入java.lang.reflect.Field;。

/**
 * @author Dmitrijs Lobanovskis
 * @since 03/03/2016.
 */
public class Main {


    public static void main(String[] args) throws Exception{

        SomeClass someClass = new SomeClass();
        System.out.println(someClass);

        Field field = someClass.getClass().getDeclaredField("str");
        field.setAccessible(true);

        field.set(someClass, "There you are");

        System.out.println(someClass);
    }
}

输出如下：

Class name: class SomeClass Value: This is the string that never changes!
Class name: class SomeClass Value: There you are

Process finished with exit code 0

根据文档 https://docs.oracle.com/javase/tutorial/reflect/member/fieldValues.html

如果您的字段只是私有的，则可以执行以下操作：

MyClass myClass= new MyClass();
Field aField= myClass.getClass().getDeclaredField("someField");
aField.setAccessible(true);
aField.set(myClass, "newValueForAString");

并抛出/处理NoSuchFieldException

一个重点 final字段是，一旦设置，就不能重新分配它。JVM使用此保证人在各个地方保持一致性（例如，内部类引用外部变量）。所以不行。这样做会破坏JVM！

解决方案是不首先声明它final。