JDK17中Spy ByteArrayOutputStream致对象上下文丢失引发空指针问题

问题背景 #

我们将JDK从11升级到17，同时把Mockito从3.3.3版本升级至4.11.0后，原有正常运行的测试用例失效。该测试通过Spy ByteArrayOutputStream 对象来验证其未被关闭，执行时触发空指针异常。

测试代码 #

@Test
void encryptionDoesNotCloseOutputStream() throws Throwable {
    byte[] key = new byte[32];
    RANDOM.nextBytes(key);
    byte[] data = new byte[101];
    RANDOM.nextBytes(data);
    ByteArrayInputStream in = spy(new ByteArrayInputStream(data));
    ByteArrayOutputStream out = spy(new ByteArrayOutputStream());

    ...
    
    // Write the IV at the beginning of the file (first 12 Bytes)
    out.write(buffers.iv);
    
    ...

    verify(in, never()).close();
    verify(out, never()).close();
}

报错信息 #

[ERROR] Errors:
[ERROR] CryptoUtilsTest.encryptionDoesNotCloseOutputStream:47 » NullPointer Cannot read the array length because "this.buf" is null

已尝试的排查动作 #

• 替换Mockito依赖为mockito-inline，问题未解决
• 单独升级JDK至17不改动Mockito时，问题依然出现；暂未验证仅升级Mockito在JDK11环境下是否触发该问题

解决方案 #

方案1：自定义跟踪类替代Spy #

避免直接Spy ByteArrayOutputStream，改用自定义子类跟踪关闭状态：

class TrackedByteArrayOutputStream extends ByteArrayOutputStream {
    private boolean closed = false;

    @Override
    public void close() throws IOException {
        closed = true;
        super.close();
    }

    public boolean isClosed() {
        return closed;
    }
}

测试代码调整为：

@Test
void encryptionDoesNotCloseOutputStream() throws Throwable {
    // ...其他初始化逻辑
    TrackedByteArrayOutputStream out = new TrackedByteArrayOutputStream();

    // ...执行测试逻辑

    // 验证未关闭
    assertFalse(out.isClosed());
    verify(in, never()).close();
}

方案2：使用Mockito委托模式替代Spy #

如果依赖Mockito的验证逻辑，可以通过delegatesTo委托实际实现，避免Spy具体类：

@Test
void encryptionDoesNotCloseOutputStream() throws Throwable {
    // ...其他初始化逻辑
    ByteArrayOutputStream delegateOut = new ByteArrayOutputStream();
    OutputStream out = mock(OutputStream.class, AdditionalAnswers.delegatesTo(delegateOut));

    // ...执行测试逻辑，out的方法调用会委托给delegateOut

    verify(in, never()).close();
    verify(out, never()).close();
}

原因分析 #

JDK17对ByteArrayOutputStream的内部实现（如buf字段的访问逻辑、生命周期管理）做了调整，Mockito的Spy机制在代理该类时，无法正确维护内部字段的状态，导致后续调用write等方法时触发空指针异常。单独升级JDK17就出现问题，说明核心诱因是JDK版本升级带来的类内部变化，Mockito的版本升级进一步叠加了该问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lars van roy