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這篇文章主要為大家展示了Java11中如何解決基于嵌套關系的訪問控制優化問題，內容簡而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶大家一起來研究并學習一下“Java11中如何解決基于嵌套關系的訪問控制優化問題”這篇文章吧。
Java 語言很強大，但是，有人的地方就有江湖，有猿的地方就有 bug，Java 的核心代碼并非十全十美。比如在 JDK 中居然也有反模式接口常量 中介紹的反模式實現，以及本文說到的這個技術債務：嵌套關系（NestMate）調用方式。
在 Java 語言中，類和接口可以相互嵌套，這種組合之間可以不受限制的彼此訪問，包括訪問彼此的構造函數、字段、方法等。即使是private私有的，也可以彼此訪問。比如下面這樣定義：
public class Outer {
private int i;
public void print1() {
print11();
print12();
}
private void print11() {
System.out.println(i);
}
private void print12() {
System.out.println(i);
}
public void callInnerMethod() {
final Inner inner = new Inner();
inner.print4();
inner.print5();
System.out.println(inner.j);
}
public class Inner {
private int j;
public void print3() {
System.out.println(i);
print1();
}
public void print4() {
System.out.println(i);
print11();
print12();
}
private void print5() {
System.out.println(i);
print11();
print12();
}
}
}上例中，Outer類中的字段i、方法print11和print12都是私有的，但是可以在Inner類中直接訪問，Inner類的字段j、方法print5是私有的，也可以在Outer類中使用。這種設計是為了更好的封裝，在用戶看來，這幾個彼此嵌套的類/接口是一體的，分開定義是為了更好的封裝自己，隔離不同特性，但是有因為彼此是一體，所以私有元素也應該是共有的。
我們使用 Java8 編譯，然后借助javap -c命令分別查看Outer和Inner的結果。
$ javap -c Outer.class
Compiled from "Outer.java"
public class cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer {
public cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #4 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public void print1();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #2 // Method print11:()V
4: aload_0
5: invokespecial #1 // Method print12:()V
8: return
public void callInnerMethod();
Code:
0: new #7 // class cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer$Inner
3: dup
4: aload_0
5: invokespecial #8 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer$Inner."<init>":(Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;)V
8: astore_1
9: aload_1
10: invokevirtual #9 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer$Inner.print4:()V
13: aload_1
14: invokestatic #10 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer$Inner.access$000:(Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer$Inner;)V
17: getstatic #5 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
20: aload_1
21: invokestatic #11 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer$Inner.access$100:(Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer$Inner;)I
24: invokevirtual #6 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
27: return
static int access$200(cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer);
Code:
0: aload_0
1: getfield #3 // Field i:I
4: ireturn
static void access$300(cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer);
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #2 // Method print11:()V
4: return
static void access$400(cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer);
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method print12:()V
4: return
}再來看看Inner的編譯結果，這里需要注意的是，內部類會使用特殊的命名方式定義Inner類，最終會將編譯結果存儲在兩個文件中：
$ javap -c Outer\$Inner.class
Compiled from "Outer.java"
public class cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer$Inner {
final cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer this$0;
public cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer$Inner(cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer);
Code:
0: aload_0
1: aload_1
2: putfield #3 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;
5: aload_0
6: invokespecial #4 // Method java/lang/Object."<init>":()V
9: return
public void print3();
Code:
0: getstatic #5 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: aload_0
4: getfield #3 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;
7: invokestatic #6 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer.access$200:(Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;)I
10: invokevirtual #7 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
13: aload_0
14: getfield #3 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;
17: invokevirtual #8 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer.print1:()V
20: return
public void print4();
Code:
0: getstatic #5 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: aload_0
4: getfield #3 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;
7: invokestatic #6 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer.access$200:(Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;)I
10: invokevirtual #7 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
13: aload_0
14: getfield #3 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;
17: invokestatic #9 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer.access$300:(Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;)V
20: aload_0
21: getfield #3 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;
24: invokestatic #10 // Method cn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer.access$400:(Lcn/howardliu/tutorials/java8/nest/Outer;)V
27: return
static void access$000(cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer$Inner);
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #2 // Method print5:()V
4: return
static int access$100(cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer$Inner);
Code:
0: aload_0
1: getfield #1 // Field j:I
4: ireturn
}我們可以看到，Outer和Inner中多出了幾個方法，方法名格式是access$*00。
Outer中的access$200方法返回了屬性i，access$300和access$400分別調用了print11和print12方法。這些新增的方法都是靜態方法，作用域是默認作用域，即包內可用。這些方法最終被Inner類中的print3和print4調用，相當于間接調用Outer中的私有屬性或方法。
我們稱這些生成的方法為“橋”方法（Bridge Method），是一種實現嵌套關系內部互相訪問的方式。
在編譯的時候，Java 為了保持類的單一特性，會將嵌套類編譯到多個 class 文件中，同時為了保證嵌套類能夠彼此訪問，自動創建了調用私有方法的“橋”方法，這樣，在保持原有定義不變的情況下，又實現了嵌套語法。
“橋”方法的實現是比較巧妙的，但是這會造成源碼與編譯結果訪問控制權限不一致，比如，我們可以在Inner中調用Outer中的私有方法，按照道理來說，我們可以在Inner中通過反射調用Outer的方法，但實際上不行，會拋出IllegalAccessException異常。我們驗證一下：
public class Outer {
// 省略其他方法
public void callInnerReflectionMethod()
throws InvocationTargetException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException {
final Inner inner = new Inner();
inner.callOuterPrivateMethod(this);
}
public class Inner {
// 省略其他方法
public void callOuterPrivateMethod(Outer outer)
throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
final Method method = outer.getClass().getDeclaredMethod("print12");
method.invoke(outer);
}
}
}定義測試用例：
@Test
void gotAnExceptionInJava8() {
final Outer outer = new Outer();
final Exception e = assertThrows(IllegalAccessException.class, outer::callInnerReflectionMethod);
e.printStackTrace();
assertDoesNotThrow(outer::callInnerMethod);
}打印的異常信息是：
java.lang.IllegalAccessException: class cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer$Inner cannot access a member of class cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer with modifiers "private"
at java.base/jdk.internal.reflect.Reflection.newIllegalAccessException(Reflection.java:361)
at java.base/java.lang.reflect.AccessibleObject.checkAccess(AccessibleObject.java:591)
at java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:558)
at cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer$Inner.callOuterPrivateMethod(Outer.java:62)
at cn.howardliu.tutorials.java8.nest.Outer.callInnerReflectionMethod(Outer.java:36)
通過反射直接調用私有方法會失敗，但是可以直接的或者通過反射訪問這些“橋”方法，這樣就比較奇怪了。所以提出 JEP181 改進，修復這個技術債務的同時，為后續的改進鋪路。
我們再來看看 Java11 編譯之后的結果：
$ javap -c Outer.class
Compiled from "Outer.java"
public class cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer {
public cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public void print1();
Code:
0: aload_0
1: invokevirtual #2 // Method print11:()V
4: aload_0
5: invokevirtual #3 // Method print12:()V
8: return
public void callInnerMethod();
Code:
0: new #7 // class cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer$Inner
3: dup
4: aload_0
5: invokespecial #8 // Method cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer$Inner."<init>":(Lcn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer;)V
8: astore_1
9: aload_1
10: invokevirtual #9 // Method cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer$Inner.print4:()V
13: aload_1
14: invokevirtual #10 // Method cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer$Inner.print5:()V
17: getstatic #4 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
20: aload_1
21: getfield #11 // Field cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer$Inner.j:I
24: invokevirtual #6 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
27: return
}是不是很干凈，與Outer類的源碼結構是一致的。我們再看看Inner有沒有什么變化：
$ javap -c Outer\$Inner.class
Compiled from "Outer.java"
public class cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer$Inner {
final cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer this$0;
public cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer$Inner(cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer);
Code:
0: aload_0
1: aload_1
2: putfield #1 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer;
5: aload_0
6: invokespecial #2 // Method java/lang/Object."<init>":()V
9: return
public void print3();
Code:
0: getstatic #3 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: aload_0
4: getfield #1 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer;
7: getfield #4 // Field cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer.i:I
10: invokevirtual #5 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
13: aload_0
14: getfield #1 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer;
17: invokevirtual #6 // Method cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer.print1:()V
20: return
public void print4();
Code:
0: getstatic #3 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: aload_0
4: getfield #1 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer;
7: getfield #4 // Field cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer.i:I
10: invokevirtual #5 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
13: aload_0
14: getfield #1 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer;
17: invokevirtual #7 // Method cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer.print11:()V
20: aload_0
21: getfield #1 // Field this$0:Lcn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer;
24: invokevirtual #8 // Method cn/howardliu/tutorials/java11/nest/Outer.print12:()V
27: return
}同樣干凈。
我們在通過測試用例驗證一下反射調用：
@Test
void doesNotGotAnExceptionInJava11() {
final Outer outer = new Outer();
assertDoesNotThrow(outer::callInnerReflectionMethod);
assertDoesNotThrow(outer::callInnerMethod);
}結果是正常運行。
這就是 JEP181 期望的結果，源碼和編譯結果一致，訪問控制一致。
在 Java11 中還新增了幾個 API，用于嵌套關系的驗證：
這個方法是返回嵌套主機（NestHost），轉成普通話就是找到嵌套類的外層類。對于非嵌套類，直接返回自身（其實也算是返回外層類）。
我們看下用法：
@Test
void checkNestHostName() {
final String outerNestHostName = Outer.class.getNestHost().getName();
assertEquals("cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer", outerNestHostName);
final String innerNestHostName = Inner.class.getNestHost().getName();
assertEquals("cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer", innerNestHostName);
assertEquals(outerNestHostName, innerNestHostName);
final String notNestClass = NotNestClass.class.getNestHost().getName();
assertEquals("cn.howardliu.tutorials.java11.nest.NotNestClass", notNestClass);
}對于Outer和Inner都是返回了cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer。
這個方法是返回嵌套類的嵌套成員數組，下標是 0 的元素確定是 NestHost 對應的類，其他元素順序沒有給出排序規則。我們看下使用：
@Test
void getNestMembers() {
final List<String> outerNestMembers = Arrays.stream(Outer.class.getNestMembers())
.map(Class::getName)
.collect(Collectors.toList());
assertEquals(2, outerNestMembers.size());
assertTrue(outerNestMembers.contains("cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer"));
assertTrue(outerNestMembers.contains("cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer$Inner"));
final List<String> innerNestMembers = Arrays.stream(Inner.class.getNestMembers())
.map(Class::getName)
.collect(Collectors.toList());
assertEquals(2, innerNestMembers.size());
assertTrue(innerNestMembers.contains("cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer"));
assertTrue(innerNestMembers.contains("cn.howardliu.tutorials.java11.nest.Outer$Inner"));
}這個方法是用于判斷兩個類是否是彼此的 NestMate，彼此形成嵌套關系。判斷依據還是嵌套主機，只要相同，兩個就是 NestMate。我們看下使用：
@Test
void checkIsNestmateOf() {
assertTrue(Inner.class.isNestmateOf(Outer.class));
assertTrue(Outer.class.isNestmateOf(Inner.class));
}嵌套關系是作為 Valhalla 項目的一部分，這個項目的主要目標之一是改進 JAVA 中的值類型和泛型。后續會有更多的改進：
在泛型特化（generic specialization）中，每個特化類型（specialized type）可被創建為泛型的一個 Nestmate。
支持對Unsafe.defineAnonymousClass() API 的安全替換，實現將新類創建為已有類的 Nestmate。
可能會影響“密封類”（sealed classes），僅允許 Nestmate 的子類作為密封類。
可能會影響私有嵌套類型。私有嵌套類型當前定義為包內可訪問（package-access）。
Java中的集合主要分為四類：1、List列表：有序的，可重復的；2、Queue隊列：有序，可重復的；3、Set集合：不可重復；4、Map映射：無序，鍵唯一，值不唯一。
以上就是關于“Java11中如何解決基于嵌套關系的訪問控制優化問題”的內容，如果該文章對您有所幫助并覺得寫得不錯，勞請分享給您的好友一起學習新知識，若想了解更多相關知識內容，請多多關注億速云行業資訊頻道。
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