public static final Stringとして宣言された文字列定数が埋め込まれる

事象

文字列定数(public static final String)ばかりが定義されたクラスConst.javaと、その定数を利用するMain.javaがあるとします。

Const.java

public class Const {
    public static final String VALUE = "BEFORE";
}

Main.java

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Const.VALUE);
    }
}

このふたつのjavaファイルをコンパイルし、実行すると、文字列定数Const.VALUEの値BEFOREが出力されます。

C:\qiita> javac Const.java Main.java

C:\qiita> java Main

ここで、文字列定数Const.VALUEの値が変更になったとします。

Const.java

public class Const {
    public static final String VALUE = "AFTER";
}

Const.javaを編集後、Const.javaだけを再コンパイルし、ふたたびMainを実行したところ、画面にはConst.VALUEの現在の値であるAFTERではなく、BEFOREが表示されました。

C:\qiita> del Const.class

C:\qiita> javac Const.java

C:\qiita> java Main
BEFORE

調査

javapコマンドでMain.classを逆アセンブルすると、Main.classにはBEFOREという値が埋め込まれていることがわかります。

C:\qiita> javap -c Main.class
Compiled from "Main.java"
public class Main {
  public Main();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       3: ldc           #4                  // String BEFORE
       5: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
       8: return
}

コンパイラはコンパイル時にMain.java内のConst.VALUEをBEFOREという値に置き換えています。Main.classはConst.classをすでに参照していないため、Const.VALUEの値が変わっても、その変更がMain.classにまで伝播しませんでした。

ちなみにMain.classはConst.classを参照していないため、Const.classを削除してしまっても、Main.classは正常に動作します。

C:\qiita> del Const.class

C:\qiita> java Main
BEFORE

原因

なぜ文字列定数が埋め込まれてしまったのかというと、これはJavaの仕様に起因します。"Java Language Specs - 13.1. The Form of a Binary" には次の通り記述されています。

A reference to a field that is a constant variable (§4.12.4) must be resolved at compile time to the value V denoted by the constant variable's initializer.
If such a field is static, then no reference to the field should be present in the code in a binary file, including the class or interface which declared the field. Such a field must always appear to have been initialized (§12.4.2); the default initial value for the field (if different than V) must never be observed.

"Java Language Specs - 13.1. The Form of a Binary"には以下のとおり記述されており、文字列定数(public static final String)も埋め込みの対象であることがわかります。

A constant variable is a final variable of primitive type or type String that is initialized with a constant expression (§15.28).

対策

文字列定数だけでなく、public static finalとして宣言された定数の値が変更になった場合、関連するソースコードはすべてコンパイルしなおすべきです。

また上記のような問題をはらんでいることからもpublic static final Stringの乱用は危険です。定数を表現したい場合はenumを利用することも検討しましょう。