JAVA 隐藏类（Hidden Classes）

简介

来自JEP371
隐藏类，其他类的字节码不能直接使用的类。隐藏类适用于在运行时生成类并通过反射间接使用它们。隐藏类可以定义为访问控制嵌套的成员，并且可以独立于其他类进行卸载。

原因

近几年，产生很多基于jvm的动态语言，例如groovy，kotlin等，基本都是基于动态代理来实现动态语言的功能的，而像lambda表达式，也是在运行过程中传输一个字节码，而该字节码可以动态生成一个类并且实例化。

这样就会在程序执行的过程中产生很多的类，二基于传统关于定于标准java类的api上看（ClassLoader::defineClass和Lookup::defineClass）这些动态生成的类根本无法被识别出来。这样这些动态类型很容易被发现，并且声明周期会变得很长。

如果可以从标准API去定义一个可以隐藏且生命周期有限的类，那么肯定能够提高所有基于jvm的语言的实现效率，例如：

• java.lang.reflect.Proxy可以定义隐藏类作为实现代理接口的代理类
• java.lang.invoke.StringConcatFactory 可以生成隐藏类来保存常量连接方法
• java.lang.invoke.LambdaMetaFactory 可以生成隐藏的nestmate类，以保存访问封闭变量的lambda主体
• JavaScript引擎可以为从JavaScript程序转换的字节码生成隐藏类，因为当引擎不再使用这些类时，这些类将被卸载

创建一个隐藏类

• 普通类是通过调用创建的ClassLoader::defineClass

• 隐藏类是通过调用创建的java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup#defineHiddenClass
  具体的用法可以看jdk15中的java.lang.invoke.InnerClassLambdaMetafactory#generateInnerClass

defineHiddenClass(byte[] bytes, boolean initialize, ClassOption... options)有三个参数

• bytes 一个符合java虚拟机规范的字节码
• initialize 如果为true，那么这个类会被初始化
• options java类的类型详见java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup.ClassOption

隐藏类的使用

Lookup::defineHiddenClass会返回一个Lookup对象,我们可以调用Lookup::lookupClass获取这个隐藏类的类型，隐藏类和普通的类一样使用，但是会有以下四点注意的地方：

1. Class::getName 返回不是二进制名称的字符串

2. Class::getCanonicalName返回值是null，表示示隐藏的类没有全限定名。（注意，Java语言中的匿名类对象该方法的返回值也是null。）

3. 在隐藏类中声明的所有字段都是不可修改的，无论是使用Field::set还是其他修改字段的方法都会抛出IllegalAccessException(包括反射设置accessible为True时)

4. 隐藏类对象不能被 instrumentation agents修改，也不能被JVM TI agents重新定义或转换。

调试中跟踪隐藏类

添加启动参数

-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions
-XX:+ShowHiddenFrames

有三个api可以获取隐藏类的堆栈信息

Throwable::getStackTrace
Thread::getStackTrace
StackWalkerAPI