1. 概述
Java中的反射是一个强大的功能，它允许我们操作不同的成员，例如类、接口、字段和方法。此外，使用反射，我们可以在编译时实例化类、调用方法和访问字段，而无需知道其类型。
在本教程中，我们将首先探索JVM访问标志。然后，我们将了解如何使用它们。最后，我们将研究修饰符和访问标志之间的区别。
2. JVM访问标志
让我们首先了解JVM访问标志。
Java虚拟机规范定义了JVM中编译类的结构，它由单个ClassFile组成：
ClassFile {
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 constant_pool_count;
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];
u2 access_flags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 interfaces_count;
u2 interfaces[interfaces_count];
u2 fields_count;
field_info fields[fields_count];
u2 methods_count;
method_info methods[methods_count];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
ClassFile中包含了access_flags项，简单来说，access_flags是一个掩码，它由各种标志组成，用于定义类的访问权限和其他属性。
此外，ClassFile由field_info和method_info项组成，每个项都包含其access_flags项。
Javassist和ASM等库使用JVM访问标志来操作Java字节码。
除了Java之外，JVM还支持其他语言，例如Kotlin或Scala，每种语言都定义了各自的修饰符。例如，Java中的Modifier类包含所有特定于Java编程语言的修饰符。此外，我们在使用反射时通常依赖从这些类中检索到的信息。
但是，当需要将修饰符转换为JVM访问标志时，问题就出现了，让我们进一步分析一下原因。
3. 修饰符的访问标志
诸如可变参数和transient、volatile和bridge之类的修饰符使用相同的整数位掩码，为了解决不同修饰符之间的位冲突，Java 20引入了AccessFlag枚举，它包含了我们可以在类、字段或方法中使用的所有修饰符。
该枚举对JVM访问标志进行建模，以便于修饰符和访问标志之间的映射。如果没有AccessFlag枚举，我们需要考虑元素的上下文来确定使用哪个修饰符，尤其是对于那些具有精确位表示的修饰符。
为了查看AccessFlag的实际作用，让我们创建具有几种方法的AccessFlagDemo类，每种方法使用不同的修饰符：
public class AccessFlagDemo {
public static final void staticFinalMethod() {
}
public void varArgsMethod(String... args) {
}
public strictfp void strictfpMethod() {
}
}
接下来，让我们检查一下staticFinalMethod()方法中使用的访问标志：
@Test
void givenStaticFinalMethod_whenGetAccessFlag_thenReturnCorrectFlags() throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName(AccessFlagDemo.class.getName());
Method method = clazz.getMethod("staticFinalMethod");
Set<AccessFlag> accessFlagSet = method.accessFlags();
assertEquals(3, accessFlagSet.size());
assertTrue(accessFlagSet.contains(AccessFlag.PUBLIC));
assertTrue(accessFlagSet.contains(AccessFlag.STATIC));
assertTrue(accessFlagSet.contains(AccessFlag.FINAL));
}
这里，我们调用了accessFlags()方法，该方法返回一个包装成不可修改集合的EnumSet。在内部，该方法使用getModifiers()方法，并根据可应用标志的位置返回访问标志。我们的方法包含三个访问标志：PUBLIC、STATIC和FINAL。
此外，从Java 17开始，strictfp修饰符是多余的，不再编译到字节码中：
@Test
void givenStrictfpMethod_whenGetAccessFlag_thenReturnOnlyPublicFlag() throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName(AccessFlagDemo.class.getName());
Method method = clazz.getMethod("strictfpMethod");
Set<AccessFlag> accessFlagSet = method.accessFlags();
assertEquals(1, accessFlagSet.size());
assertTrue(accessFlagSet.contains(AccessFlag.PUBLIC));
}
我们可以看到，strictfpMethod()包含一个访问标志。
4. getModifiers()与accessFlags()方法
在Java中使用反射时，我们经常使用getModifiers()方法来检索在类、接口、方法或字段上定义的所有修饰符：
@Test
void givenStaticFinalMethod_whenGetModifiers_thenReturnIsStaticTrue() throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName(AccessFlagDemo.class.getName());
Method method = clazz.getMethod("staticFinalMethod");
int methodModifiers = method.getModifiers();
assertEquals(25, methodModifiers);
assertTrue(Modifier.isStatic(methodModifiers));
}
getModifiers()方法返回一个表示已编码修饰符标志的整数值，我们调用了Modifier类中定义的isStatic()方法来检查该方法是否包含静态修饰符。此外，Java还会解码方法内部的标志，以确定该方法是否为静态方法。
此外，值得注意的是，访问标志与Java中定义的修饰符并不相同。某些访问标志和修饰符具有一对一映射关系，例如public。然而，某些修饰符(例如seal)没有指定的访问标志。同样，我们无法将某些访问标志(例如synthesized)映射到相应的修饰符值。
进一步说，由于一些修饰符共享精确的位表示，如果我们不考虑修饰符的使用上下文，我们可能会得出错误的总结。
让我们在varArgsMethod()上调用Modifier.toString()：
@Test
void givenVarArgsMethod_whenGetModifiers_thenReturnPublicTransientModifiers() throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName(AccessFlagDemo.class.getName());
Method method = clazz.getMethod("varArgsMethod", String[].class);
int methodModifiers = method.getModifiers();
assertEquals("public transient", Modifier.toString(methodModifiers));
}
该方法返回一个public transient值，如果不考虑上下文，我们可能会认为varArgsMethod()是transient，但这并不准确。
另一方面，访问标志会考虑位的来源上下文，因此，它提供了正确的信息：
@Test
void givenVarArgsMethod_whenGetAccessFlag_thenReturnPublicVarArgsFlags() throws Exception {
Class<?> clazz = Class.forName(AccessFlagDemo.class.getName());
Method method = clazz.getMethod("varArgsMethod", String[].class);
Set<AccessFlag> accessFlagSet = method.accessFlags();
assertEquals("[PUBLIC, VARARGS]", accessFlagSet.toString());
}
5. 总结
在本文中，我们了解了JVM访问标志是什么以及如何使用它们。
总而言之，JVM访问标志包含有关运行时成员(例如类、方法和字段)的访问权限和其他属性的信息，我们可以利用访问标志来获取有关特定元素修饰符的准确信息。
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