Java编译器能否在类文件中包含符号常量字段引用？可能吗？

Question

众所周知，Java编译器在编译时从其他类中提取常量字段值。由此产生的类文件不包含任何类型的常量池条目。

问：能否告诉编译器仅执行此操作？（Oracle JDK 7会很好）

作为示例，请考虑以下代码段out.println(some.other.class.FOO)，它读取FOO（例如public static final int FOO = 1234）并输出它。我能够轻松找到对println的引用，但常量被转换为匿名sipush 1234。

对于类级别的依赖关系分析，这里透明度将非常重要！请注意，我不是要求在相关代码中以某种方式显示更改值（请参见其他SO问题的大量内容）...

我正在考虑一个Java编译器API插件来使用javac，但这听起来有点牵强附会？有什么想法吗？

- mgaert

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相关链接：https://dev59.com/YHA75IYBdhLWcg3wAEDx?rq=1 - user180100

你能更具体地说明你想让编译器知道什么吗？我认为我可能有一个有趣的答案... - Jean-François Savard

感谢@RC提供的另一个指针。很抱歉在搜索时我错过了这个（可能还有更多...）。@Jean-François，想法是创建一个合成（未使用的）Fieldref（就像GETSTATIC操作码一样）到常量池中。我意识到这只适用于自己的代码（需要编译），但至少可以将dep checker工具保持在类级别上，而不是源代码级别上。 - mgaert

这在C语言中是可行的，其中.obj文件（Java .class）被链接到可执行文件（Java .jar），最终产品不再使用.obj文件。在Java中，.class已经提交给了最终的优化过程。在Java中，使用源代码解析、AST（抽象语法树）更有意义，可以参考ASM和其他工具。 - Joop Eggen

@JoopEggen，ASM 也可以在字节码级别上工作，因此无法访问AST。为了弥合与源代码之间的差距，我正在考虑一个javac的“处理器”插件。这应该可以访问AST，并影响字节码。 - mgaert

Answer 1

只有初始化为常量表达式的 final 变量 才能被内联。因此，如果您想避免编译时的内联，显然的方法是将字段变成非 final 或者将初始化表达式复杂化，使其不再被视为常量（例如 (null == null) ? 1234 : 0)) ¹。

一旦您已经运行了编译器，就太晚了，因为生成的代码与直接插入常量引用字段是完全等价的。

如果您正在对源代码进行静态分析，则可以使用任何标准的依赖项查找工具。

- Antimony

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并非完全正确。如果您有一个非静态的最终布尔值，其具有预分配的值，并在同一类中的条件表达式中使用，则该值也会被内联以删除条件。为了完整起见。 - Rafael Winterhalter

@Holger，你是对的，编译时常量首先与字段无关，因为这在规范中是隐含的：（http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-15.html#jls-15.28）。我试图给答案添加一些内容。主要是，我忘记了内部类，因为我只是假设来自其他类的非静态字段在这里不会有任何区别，因为它们不能在没有通过该类的实例进行引用的情况下进行引用，而这些实例又永远不是编译时常量。但你当然是对的。 - Rafael Winterhalter

@Rafael Winterhalter：即使它是编译时常量，您也必须通过实例访问实例字段以满足正式规则，但该值将被内联化或更精确地说，生成的字节码将包含一个“null”检查以模拟实例访问（javac使用instance.getClass()），然后使用内联常量值。无论如何，实际上是编译时常量的实例字段很少有用，因为它们浪费了每个实例的存储空间，而这些空间永远不会被访问（除非涉及反射）。 - Holger

@Holger 我不知道这个，谢谢你提供的额外信息。但是你有例子吗？我刚试图重现你描述的内容，但我无法观察到getClass驱动的null检查对于Foo$Bar：class Foo { final String foo = "foo"; class Bar { void bar() { System.out.println(foo); } } }该值只是内联而没有检查外部实例是否为null。 - Rafael Winterhalter

@Holger 我之前真的不知道。感谢您的澄清！（供未来读者参考：class Foo { final boolean foo = true; } class Bar { void bar(Foo foo) { boolean bar = foo.foo } }）这尤其有趣，因为当前的C2编译器会抛出一个缓存的、无需使用栈的“NullPointerException”：https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8073432 这个javac编译决策为一些愉快的调试会话打开了大门。 - Rafael Winterhalter