为什么javac会在final字段中插入Objects.requireNonNull(this)？

Question

考虑以下类：

class Temp {
    private final int field = 5;

    int sum() {
        return 1 + this.field;
    }
}

然后我编译和反编译这个类：

> javac --version
javac 11.0.5

> javac Temp.java

> javap -v Temp.class
  ...
  int sum();
    descriptor: ()I
    flags: (0x0000)
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: iconst_1
         1: aload_0
         2: invokestatic  #3   // Method java/util/Objects.requireNonNull:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
         5: pop
         6: iconst_5
         7: iadd
         8: ireturn

简单来说，javac 将 sum() 编译成：

int sum() {
    final int n = 1;
    Objects.requireNonNull(this); // <---
    return n + 5;
}

这里的Objects.requireNonNull(this)是做什么的？有什么意义吗？这与可达性有关吗？

Java 8编译器类似，它会插入this.getClass()代替Objects.requireNonNull(this)：

int sum() {
    final int n = 1;
    this.getClass(); // <---
    return n + 5;
}

我也尝试使用Eclipse编译它。它没有插入requireNonNull：

int sum() {
    return 1 + 5;
}

所以这是javac特定的行为。

- ZhekaKozlov

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似乎它没有意识到与其他表达式相比，这对于“this”是不必要的。 - Holger

好的发现（+1）。另外，使用javac 15-ea也可以观察到相同的行为。进一步观察，删除final可以正常工作。 - Naman

尝试添加注释，int sum();... 代码： 栈=2，本地变量=1，参数大小=1 0: iconst_1 1: aload_0 2: invokestatic #13 // Method java/util/Objects.requireNonNull:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object; 5: pop 6: iconst_5 7: iadd 8: ireturn 相对于删除最终关键字解析为int sum();... 代码： 栈=2，本地变量=1，参数大小=1 0: iconst_1 1: aload_0 2: getfield #7 // Field field:I 5: iadd 6: ireturn` - Naman

Answer 1

由于该字段不仅是final，而且是一个编译时常量，因此在读取时不会被访问，但读取将被替换为常量值本身，例如您的情况下的iconst_5指令。

但是，在解引用null时抛出NullPointerException的行为（使用getfield指令时隐含），必须保留¹。因此，当您将该方法更改为

int sumA() {
  Temp t = this;
  return 1 + t.field;
}

Eclipse也会插入显式的null检查。

所以，我们在这里看到的是javac未能识别，在这种特定情况下，当引用为this时，非空属性由JVM保证，因此不需要显式的null检查。

¹ 参见JLS §15.11.1. 使用主要字段访问：

• 如果字段不是static：

  • 评估Primary表达式。如果Primary表达式的评估突然完成，则出于同样的原因，字段访问表达式会突然完成。
  • 如果Primary的值为null，则抛出NullPointerException异常。
  • 如果该字段是非空白的final，则结果是在对象中找到的类型T中命名成员字段的值。

  …

- Holger

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好的观点。这样演示甚至更容易：Temp t = null; return 1 + t.field。Objects.requireNonNull(t)，否则它将返回6而没有NPE。 - ZhekaKozlov

@MTilsted：不可以，因为在这种情况下，该字段本身是一个原始的“int”，它不能为null。 - Ilmari Karonen

@MTilsted 使用反射更改 final 字段可能会导致未定义的行为。其中之一是潜在地不影响内联值。 - k5_

@MTilsted 这个检查不是关于字段值的，而是关于字段所有者引用，即 this。该引用无法通过反射更改，并且不可能为 null，因为不可能使用 null 接收器引用进入实例方法；调用指令已经失败了。 - Holger

@TomHawtin-tackline，从使用getClass到requireNonNull的转换已在此问答中得到解决。 - Holger