使用反射在 Java 17 中修改 final 字段

本文介绍了在 Java 17 中通过反射修改非静态 final 字段的方法。由于 Java 版本更新带来的限制，传统的修改 modifiers 字段的方式已不再适用。本文将提供一种基于 VarHandle 的解决方案，并详细说明了所需的 JVM 启动参数和代码实现，帮助开发者在必要时突破 final 限制。

Java 17 及更高版本修改 Final 字段的新方法

在 Java 12 及其之后的版本中，直接通过反射修改 Field 对象的 modifiers 字段来移除 FINAL 修饰符的方式已经失效。这是由于 Java 模块化的引入以及对反射访问的更严格限制所致。 然而，我们仍然可以通过 VarHandle 类来达到修改 final 字段的目的。

解决方案：使用 VarHandle

VarHandle 是 Java 9 引入的一个强大的 API，它提供了一种更加灵活和安全的访问变量的方式，包括可以通过反射访问私有字段。以下是在 Java 17 中修改 final 字段的步骤：

1. 添加 JVM 启动参数:

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   由于模块化的限制，我们需要通过 JVM 启动参数来允许反射访问 java.lang.reflect.Field 类的内部成员。添加以下参数到 JVM 启动配置中：

   

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   --add-opens=java.base/java.lang.reflect=ALL-UNNAMED
   --add-opens=java.base/java.net=ALL-UNNAMED

   这些参数允许所有未命名的模块（例如，你的应用程序代码）访问 java.lang.reflect 包和 java.net 包的内部成员。 如果没有这些参数，将会抛出java.lang.IllegalAccessException异常。

2. 使用 VarHandle 修改 modifiers 字段:

   以下代码演示了如何使用 VarHandle 来修改 final 字段：

   import java.lang.reflect.Field;
   import java.lang.reflect.Modifier;
   import java.lang.invoke.MethodHandles;
   import java.lang.invoke.VarHandle;
   
   class Foo {
       private final String bar;
   
       public Foo(String bar) {
           this.bar = bar;
       }
   
       public String getBar() {
           return this.bar;
       }
   }
   
   public class Example {
   
       public static void main(String[] args) throws Throwable {
           Foo foo = new Foo("foobar");
           System.out.println(foo.getBar());
   
           try {
               Field field = foo.getClass().getDeclaredField("bar");
               field.setAccessible(true);
   
               VarHandle MODIFIERS;
               var lookup = MethodHandles.privateLookupIn(Field.class, MethodHandles.lookup());
               MODIFIERS = lookup.findVarHandle(Field.class, "modifiers", int.class);
               MODIFIERS.set(field, field.getModifiers() & ~Modifier.FINAL);
   
               field.set(foo, "new value"); // 设置新的值
   
           } catch (Exception e) {
               e.printStackTrace();
           }
   
           System.out.println(foo.getBar());
       }
   }

   代码解释:

   • MethodHandles.privateLookupIn(Field.class, MethodHandles.lookup()): 创建一个用于在 Field 类中进行私有查找的 MethodHandles.Lookup 对象。
   • lookup.findVarHandle(Field.class, "modifiers", int.class): 在 Field 类中查找名为 "modifiers" 的 int 类型的 VarHandle。
   • MODIFIERS.set(field, field.getModifiers() & ~Modifier.FINAL): 使用 VarHandle 将 field 对象的 modifiers 字段的值更新为原始值与 ~Modifier.FINAL 进行按位与运算的结果，从而移除 FINAL 修饰符。
   • field.set(foo, "new value");: 设置字段的新值。

注意事项

• 安全性: 通过反射修改 final 字段可能会破坏对象的内部状态，因此应谨慎使用。 确保你完全理解代码的含义，并且只在必要时才使用这种方法。
• 兼容性: 虽然这种方法在 Java 17 中有效，但未来的 Java 版本可能会引入新的限制，导致代码失效。
• 静态 Final 字段: 请注意，修改 static final 字段通常是不可能的，因为这些字段的值在类加载时就已经确定，并且存储在常量池中。

总结

虽然 Java 对反射访问的限制越来越严格，但我们仍然可以通过 VarHandle 等 API 来实现一些高级功能，例如修改 final 字段。 然而，务必谨慎使用这些技术，并充分了解其潜在的风险和限制。 始终建议优先考虑使用更安全和更可靠的替代方案。