Question

在java.lang.String.toCharArray的JDK源代码中，它不使用Arrays.copyOf来实现此功能，它说：

由于类初始化顺序问题，无法使用Arrays.copyOf

什么是“类初始化顺序问题”？

public char[] toCharArray() {
    // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
    char result[] = new char[value.length];
    System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
    return result;
}

Answer 1

我对此做了一个测试。以下是我所做的工作：

从JDK获取String.java的源代码。

修改其toCharArray方法以使用Arrays.copyOf。

像这样：

public char[] toCharArray() {
    // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
    /*char result[] = new char[value.length];
    System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
    return result;*/
    return Arrays.copyOf(value, value.length);
}

编译此修改后的String，并将其保存回JRE的rt.jar。
编写一个简单的HelloWorld Java代码。
编译＆amp;使用java程序运行代码。

最后，我明白了：

PS D:\> & 'C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_121\jre\bin\java.exe' StringTest
Error occurred during initialization of VM
java.lang.NullPointerException
    at java.util.Hashtable.remove(Hashtable.java:491)
    at java.lang.System.initProperties(Native Method)
    at java.lang.System.initializeSystemClass(System.java:1166)

我们可以看到确实存在initialization错误。因为System.initProperties是本机方法，我无法检查其代码。

但是，我们可以猜测为什么会发生这种情况：

System.initProperties在初始化系统属性时需要处理一些字符串。
在进行初始化时，它可能会调用String.toCharArray从这些字符串中获取char数组。
字符串调用Arrays.copyOf，但此时＆amp;这次，Arrays尚未加载/初始化。
与运行Java代码不同，本机代码不会要求class initializing request（我不确定这个，请告诉我，如果我错了!!），哪个将导致NullPointerException并使VM退出。

2018.04.10更新。

我想感谢@Radiodef的暗示。但是当我尝试使用C ++代码时，我被许多执行路径所阻止，如果不运行或调试OpenJDK的JVM，我无法处理这些路径。

然后，我改变了策略。我做了一些基于上面的测试，我做了几天。

这一次，我不打算将Arrays.copyOf与String.toCharArray一起使用，相反，我试图找出在JVM初始化时哪些代码会调用toCharArray方法。

所以我修改String，向它添加两个静态变量：

public static int count;
public static Throwable[] logs = new Throwable[10000];

其中count用于计算toCharArray的调用，logs用于保留这些调用的堆栈跟踪。

在toCharArray方法中：

public char[] toCharArray() {
    if (count < logs.length) {
        try {
            throw new RuntimeException();
        } catch (Throwable e) {
            logs[count] = e;
        }
    }
    count++;

    // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
    char result[] = new char[value.length];
    System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
    return result;
}

完成后，我再次编译String并将其保存回rt.jar。

然后，我编写了一个测试程序来打印count和调用堆栈跟踪：

Class<String> clazz = String.class;
Field count = clazz.getDeclaredField("count");
System.out.println(count.getInt(null));
Field logs = clazz.getDeclaredField("logs");
Throwable[] arr = (Throwable[]) logs.get(null);
for (Throwable e : arr) {
    if (e != null)
        e.printStackTrace(System.out);
}

我们无法直接在代码中访问String.count & String.logs，因为编译器（javac）无法识别这些字段并会导致编译错误。这就是为什么我使用reflect-way来做到这一点。

运行我们刚刚编写的程序，结果将是：

525
java.lang.RuntimeException
    at java.lang.String.toCharArray(String.java:2889)
    at sun.nio.cs.ext.GBK.initb2c(Unknown Source)
    at sun.nio.cs.ext.GBK.newDecoder(Unknown Source)
    at java.lang.StringCoding$StringDecoder.<init>(Unknown Source)
    at java.lang.StringCoding$StringDecoder.<init>(Unknown Source)
    at java.lang.StringCoding.decode(Unknown Source)
    at java.lang.String.<init>(String.java:414)
    at java.lang.String.<init>(String.java:479)
    at java.lang.System.initProperties(Native Method)
    at java.lang.System.initializeSystemClass(Unknown Source)

......

java.lang.RuntimeException
    at java.lang.String.toCharArray(String.java:2889)
    at sun.net.www.ParseUtil.encodePath(Unknown Source)
    at sun.misc.URLClassPath$FileLoader.getResource(Unknown Source)
    at sun.misc.URLClassPath.getResource(Unknown Source)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(Unknown Source)
    at java.net.URLClassLoader$1.run(Unknown Source)
    at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
    at java.net.URLClassLoader.findClass(Unknown Source)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(Unknown Source)
    at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Unknown Source)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(Unknown Source)
    at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(Unknown Source)

多长的调用列表。然而，它比以前的测试更清晰。我们可以清楚地看到哪些类调用了toCharArray。

为什么String toCharArray不使用Arrays.copyOf？

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