看到一个沙粒世界：再一次你好世界

“看到一个沙粒中的世界”，我们很可能会看到最简单的“ Hello World”中的世界，所以我们开始吧，再一次向世界问好。

我猜所有的Java课程，教程都是从这个著名的Hello World程序开始的，这是我可以在没有IDE的帮助下编写的非常罕见的程序之一：）

public class HelloWorld {public static void main(String[] args) {System.out.println("Hello World");}
}

1.您知道这些javac选项吗？

编写第一个程序后，您将首先执行以下命令进行编译，否则将无法运行。

javac HelloWorld.java

您可能会发现不必将文件命名为“ HelloWorld.java”，“ Hello.java”也可以使用。 public class HelloWorld也可以降级为class HelloWorld 。

如果您好奇地按下javac --help ，将会看到很多有关Java编译器的选项，例如，我们要打印中文版“ Hello World”，并希望它完全适用于JDK8语言级别，元数据为包含的参数名称，它看起来像这样：

javac -encoding UTF-8 -source 8 -target 8 -parameters Hello.java

您已经安装了JDK11，但是使用上面的命令仅使用1.8功能发布了类文件。如果您编写了一些仅可从JDK9获得的内容，则会发现它无法按预期进行编译。

2.类文件的基础

关于Java虚拟机规范中的类文件格式的整章内容，您是否需要对其进行一些探讨？

您会看到字节码（与JDK11一起编译）以一个神奇的，神秘的“ cafe babe”开头，随后为55，很多东西会伤害您的大脑。其中，“ cafe babe”是魔力，指向次要版本的55分，映射到JDK11。与读取超赞的类文件格式相比，您还可以使用javap检索该类文件的信息：

# You would use javap -h to see how many options you have
javap -p -l -c -s -constants HelloWorld

您将获得如下内容：

class HelloWorld {HelloWorld();                                                                                        descriptor: ()V                                                                                    Code:                                                                                              0: aload_0                                                                                      1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V                    4: return                                                                                       LineNumberTable:                                                                                   line 1: 0                                                                                        public static void main(java.lang.String[]);                                                         descriptor: ([Ljava/lang/String;)V                                                                 Code:                                                                                              0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;        3: ldc           #3                  // String Hello World                                      5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V8: return                                                                                       LineNumberTable:                                                                                   line 4: 0                                                                                        line 5: 8                                                                                        
}

您会发现这里的指令与源代码有些相似，带有源代码的行号和指令号的映射，您可能想知道，我可以从这些东西中恢复源代码吗？

3.反编译器

是的你可以。反编译器有很多，但是其中一些反编译器已经过时，例如JD-GUI ，JAD等，它们在使用最新JDK编译的类文件上不能很好地工作。您仍然可以使用它们，但CFR更合适。

# java -jar cfr-0.139.jar HelloWorld.class
/*                                               * Decompiled with CFR 0.139.*/                                              
import java.io.PrintStream;                      class HelloWorld {                               HelloWorld() {                               }                                            public static void main(String[] arrstring) {System.out.println("Hello World");       }                                            
}

您可能已经发现源代码和反编译的代码（添加了构造方法）略有不同，实际上，您可能会惊讶地发现有时似乎对源代码进行了修改，从而使您感到惊讶。但是，其中许多是通过JVM进行的优化，通常可以提高性能，比较它们之间的差异实际上很有趣，并且可以为您提供很多见识。

4.如何再次初始化具有空值的最终变量？

System.out.println("Hello World") ，System是一个类，out是其最终属性的静态属性之一：

public final static PrintStream out = null;

然后问题来了，为什么hack System.out.println("Hello World")不会抛出著名的NullPointerException ，根据语言规范，似乎最终的静态变量out不可能分配给有效值再次吧？

是的，在大多数情况下，如果您不使用肮脏的反射技巧并且不引入native好友，那是对的。

如果您只是想玩转，可以这样做：

Field f = clazz.getDeclaredField("out");
Field modifiersField = Field.class.getDeclaredField("modifiers");
modifiersField.setAccessible(true);
modifiersField.setInt(f, f.getModifiers() & ~Modifier.FINAL);

但是，这对于System无效，实际的秘密隐藏在System.java以下代码行中：

private static native void registerNatives();
static {registerNatives();
}

按照方法上方写的注释，“ VM将调用initializeSystemClass方法来完成此类的初始化”，转到initializeSystemClass方法，您将看到以下行：

FileInputStream fdIn = new FileInputStream(FileDescriptor.in);
FileOutputStream fdOut = new FileOutputStream(FileDescriptor.out);
FileOutputStream fdErr = new FileOutputStream(FileDescriptor.err);
setIn0(new BufferedInputStream(fdIn));
setOut0(newPrintStream(fdOut, props.getProperty("sun.stdout.encoding")));
setErr0(newPrintStream(fdErr, props.getProperty("sun.stderr.encoding")));

而且你还可以看到这3种本地方法设置in与out ：

private static native void setIn0(InputStream in);
private static native void setOut0(PrintStream out);
private static native void setErr0(PrintStream err);

因此，现在您知道JVM在OS级别上做了这些工作并“绕过”了final限制，您可能会问，JVM将适应的OS级别代码在哪里被破解？

所以这里是System.c （JDK11版本）。

JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_lang_System_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls)
{(*env)->RegisterNatives(env, cls,methods, sizeof(methods)/sizeof(methods[0]));
}
/** The following three functions implement setter methods for* java.lang.System.{in, out, err}. They are natively implemented* because they violate the semantics of the language (i.e. set final* variable).*/
JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_lang_System_setIn0(JNIEnv *env, jclass cla, jobject stream)
{jfieldID fid =(*env)->GetStaticFieldID(env,cla,"in","Ljava/io/InputStream;");if (fid == 0)return;(*env)->SetStaticObjectField(env,cla,fid,stream);
}

在这里，您可以在注释中找到后门， “它们是本机实现的，因为它们违反了语言的语义（即，设置最终变量）” 。

然后，您会发现这是一条漫长的道路。旅程将永远不会停止。