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全世界所有程序员都会犯的错误
发表日期:2005-09-05作者:Java-cn[转贴] 出处:java.cn  

  当年,某国际巨星的“龙种”曝光,众人指责他对不起娇妻,逼得他出面召开记者会,向世人自白他犯了“全世界所有男人都会犯的错误”。从来没犯过这种错误的我,也因此常常认为自己不是个男人。

  虽然没犯过“全世界所有男人都会犯的错误”,但是我倒是曾经犯了“全世界所有程序员都会犯的错误”。不管使用何种语言,全世界所有程序员都一定犯过这种错误,那就是:太依赖编译器,却不知道编译器做了哪些事。

  一般来说,越高阶的程序语言,会提供越多语法上的便利,以方便程序撰写,这就俗称为syntactic sugar,我称其为“语法上的甜头”。虽说是甜头,但是如果你未能了解该语法的实质内涵,很可能会未尝甜头,却吃尽苦头。

  不久前,我收到一个电子邮件,读者列出下面的Java程序,向我求救。看过这个程序之后,我确定这又是一个“全世界所有程序员都会犯的错误”。

程序1


class Singleton
{
private static Singleton
obj = new Singleton();
public static int counter1;
public static int counter2 = 0;
private Singleton() {
counter1++;
counter2++;
}
public static Singleton getInstance()
{
return obj;
}
}

程序2
public class MyMain {
public static void main(String[] args) {
Singleton obj = Singleton.getInstance();
System.out.println("obj.counter1=="+obj.counter1);
System.out.println("obj.counter2=="+obj.counter2);
}
}

  执行结果是:

  obj.counter1==1
  obj.counter2==0

  你有没有被此结果吓一跳?乍看程序代码,你很可能会认为counter1和counter2的值一定 会相等,但执行结果显然不是如此。其实,程序1被编译后的程序应该等同于下面的程序3 :
class Singleton
{
private static Singleton obj;
public static int counter1;
public static int counter2;
static
{
// 这就是class constructor
// 在进入此class constructor之前,class已经被JVM
// 配置好内存,所有的static field都会被先设定为0,
// 所以此时counter1和counter2都已经是0,
且singleton为null
obj = new Singleton();
// 问题皆由此行程序产生
// counter1不会在此被设定为0
counter2 = 0;
// counter2再被设定一次0(其实是多此一举)
}
private Singleton()
{
// 这是instance constructor
counter1++;
counter2++;
}
public static Singleton getInstance()
{
return obj;
}
}
  这是因为:当class具有static field,且直接在宣告处透过“=...”的方式设定其值时,编译器会自动将这些叙述依序搬到class constructor内。同样地,当class具有instance field,且直接在宣告处透过“=...”的方式设定其值时,编译器会自动将这些叙述依序搬到instance constructor内。

  此程序在class constructor内,还未将static field初始化时(这时候,counter1和counter2都是0),就呼叫instance constructor,而instance constructor竟然还会去更动static field的值,使得counter1和counter2都变成1。

  然后instance constructor执行完,回到class constructor,再把counter2的值设为0(但是counter1维持不变)。最后的结果:counter1等于1,counter2等于0。

  欲改正程序1,方法有三:

  方法一:将singleton field的宣告调到counter1与counter2 field之后。

  这是最好的作法。

  方法二:将counter2=0的宣告中,“=0”的部分删除。这种作法只有在希望。

  方法三:将初始化的动作搬到class constructors内,自行撰写,而不依赖编译器产生。这是最保险的作法。

  如何避免犯下“全世界所有程序员都会犯的错误”,我给各位Java程序员的建议是:

  -熟读Java Language Specification

  -在有疑问时,使用J2SDK所提供的javap来反组译Java Bytecode,直接观察编译后的结果。
  下面是我用javap来反组译程序1的示范:
C:>javap -c -classpath . Singleton

Compiled from MyMain.java
class Singleton extends java.lang.Object
{
public static int counter1;
public static int counter2;
public static Singleton getInstance();
static {};
}

Method Singleton()
0 aload_0
1 invokespecial
#1 <Method java.lang.Object()>
4 getstatic
#2 <Field int counter1>
7 iconst_1
8 iadd
9 putstatic
#2 <Field int counter1>
12 getstatic
#3 <Field int counter2>
15 iconst_1
16 iadd
17 putstatic
#3 <Field int counter2>
20 return

Method Singleton getInstance()
0 getstatic
#4 <Field Singleton obj>
3 areturn

Method static {}
0 new
#5 <Class Singleton>
3 dup
4 invokespecial
#6 <Method Singleton()>
7 putstatic
#4 <Field Singleton obj>
10 iconst_0
11 putstatic
#3 <Field int counter2>
14 return

  其实Java的syntactic sugar并不算多,C#的syntactic sugar才真的是无所不在,也因此C#的初学者更容易犯了“全世界所有程序员都会犯的错误”。

  许多C#的书都会一边介绍C#语法,一边介绍编译之后MSIL(.NET的中间语言,类似Java的Bytecode)的结果,然而Java的书却鲜少这么做。

  虽说是“全世界所有程序员都会犯的错误”,但是这不代表你犯了此错误之后,仍可以“抬头挺胸、理直气壮”。只要有心,其实这一类的错误仍是可以避免的。

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