Прославленные классы на языке Java

Некоторые классы в стандартном API Java обрабатываются несколько иначе, чем другие классы. Я говорю о тех классах, которые невозможно реализовать без специальной поддержки со стороны компилятора и / или JVM.

Вот что я сразу придумываю:

• Object (очевидно) у него, между прочим, нет суперкласса.
• String поскольку в языке есть специальная поддержка оператора +.
• Thread поскольку у него есть этот волшебный метод start (), несмотря на то, что нет инструкции байт-кода, которая «разветвляет» выполнение.

Я полагаю, что все подобные классы так или иначе упомянуты в JLS. Поправьте меня если я ошибаюсь.

Во всяком случае, какие еще существуют такие классы? Есть ли полный список «прославленных классов» в языке Java?

Есть много разных ответов, поэтому я подумал, что было бы полезно собрать их все (и добавить несколько):

Классы

• Классы AutoBoxing - компилятор допускает только определенные классы
• Класс - имеет свои собственные литералы (например, int.class). Я бы также добавил его общую типизацию без создания новых экземпляров.
• Строка - с перегруженным + -оператором и поддержкой литералов
• Enum - единственный класс, который можно использовать в операторе switch (скоро привилегия будет предоставлена ​​и String). Он также выполняет другие задачи (автоматическое создание статических методов, обработка сериализации и т. Д.), Но теоретически это можно сделать с помощью кода - это просто много шаблонов, и некоторые ограничения не могут быть применены в подклассах (например, специальные правила создания подклассов), но то, что вы никогда бы не смогли сделать без привилегированного статуса перечисления, - это включить его в оператор switch.
• Object - корень всех объектов (и я бы добавил, что методы clone и finalize - это не то, что вы могли бы реализовать)
• Ссылки : WeakReference, SoftReference, PhantomReference
• Поток - язык не дает вам конкретной инструкции для запуска потока, скорее он волшебным образом применяет ее к методу start ().
• Throwable - корень всех классов, которые могут работать с throw, throws и catch, а также понимание компилятором Exception vs. RuntimeException и Error.
• NullPointerException и другие исключения, такие как ArrayIndexOutOfBounds, которые могут быть выброшены другими инструкциями байт-кода, кроме athrow.

Интерфейсы

• Iterable - единственный интерфейс, который можно использовать в расширенном цикле for

Почетные упоминания относятся к:

• java.lang.reflect. Массив - создание нового массива, определенного объектом Class, было бы невозможно.
• Аннотации Это особая языковая функция, которая во время выполнения ведет себя как интерфейс. Вы, конечно, не можете определить другой интерфейс аннотации, так же как вы не можете определить замену для Object. Однако вы могли бы реализовать все их функции и просто иметь другой способ их получения (и целую кучу шаблонов), а не отражение. Фактически, до появления аннотаций существовало множество реализаций на основе XML и тегов javadoc.
• ClassLoader - он, безусловно, имеет привилегированные отношения с JVM, поскольку нет языкового способа загрузки класса, хотя есть способ байт-кода, поэтому он похож на Array в этом смысле. Он также имеет особую привилегию быть вызванным JVM, хотя это деталь реализации.
• Сериализуемый - вы можете реализовать эту функциональность через отражение, но у него есть собственное привилегированное ключевое слово, и вы потратите много времени на знакомство с SecurityManager в некоторых сценариях.

Примечание: я исключил из списка то, что предоставляет JNI (например, ввод-вывод), потому что вы всегда можете реализовать свой собственный вызов JNI, если бы вы были так склонны. Однако собственные вызовы, которые взаимодействуют с JVM привилегированными способами, отличаются.

Массивы спорны - они наследуют Object, имеют понятную иерархию (Object [] - это супертип String []), но они являются особенностями языка, а не определенным классом сами по себе.

Class, конечно. Он имеет свои собственные литералы ( Stringкстати, разделяет его различие ) и является отправной точкой всей этой магии отражения.

sun.misc.unsafe - мать всех грязных взломов, ломающих дух языка.

1. Enum. Вам не разрешено создавать подклассы, но компилятор может.
2. Многие вещи в java.util.concurrent можно реализовать без поддержки JVM, но они будут намного менее эффективны.

Во всех классах Number есть немного волшебства в виде Autoboxing .

Поскольку были упомянуты важные классы , я упомяну некоторые интерфейсы:

IterableИнтерфейс (с 1,5) - это позволяет объекту участвовать в цикле Еогеасп:

Iterable<Foo> iterable = ...;
for (Foo foo : iterable) {

}

SerializableИнтерфейс имеет особое значение, отличное от стандартного интерфейса. Вы можете определить методы, которые будут учитываться, даже если они не определены в интерфейсе (например, readResolve()). transientКлючевое слово языка элемент , который влияет на поведение Serializableреализаторов.

1. Throwable , RuntimeException, Error AssertionError
2. Ссылки WeakReference, SoftReference, PhantomReference
3. Enum
4. Аннотации

Массив Java, как в int[].class

java.lang.ClassLoader, хотя реальная грязная работа выполняется некоторым не упомянутым подклассом (см. 12.2.1 Процесс загрузки ).

Не уверен в этом. Но я не могу придумать способ вручную реализовать объекты ввода-вывода.

В Systemклассе есть магия .

System.arraycopy это зацепка в машинном коде

public static native void arraycopy(Object array1, int start1, 
  Object array2, int start2, int length);

но...

/**
 * Private version of the arraycopy method used by the jit
 * for reference arraycopies
 */
private static void arraycopy(Object[] A1, int offset1,
  Object[] A2, int offset2, int length) {
   ...
}

Ну, поскольку была упомянута особая обработка assert. Вот еще несколько типов исключений, которые специально обрабатываются jvm:

• Исключение нулевого указателя
• ArithmeticException.
• StackOverflowException
• Все виды OutOfMemoryErrors
• ...

Исключения не являются специальными, но jvm использует их в особых случаях, поэтому вы не можете реализовать их самостоятельно, не написав свой собственный jvm. Я уверен, что есть и другие исключения.

Большинство этих классов на самом деле не реализовано с помощью «специальной» помощи компилятора или JVM. Объект действительно регистрирует некоторые "аборигены", которые исследуют внутренние структуры JVM, но вы также можете сделать это для своих собственных классов. (Я допускаю, что это зависит от семантики, «вызовы нативного кода, определенного в JVM» можно рассматривать как специальную поддержку JVM.)

Что / является / особенным, так это поведение инструкций new и throw в том, как они инициализируют эти внутренние структуры.

Однако аннотации и цифры в значительной степени причудливы.