全世界所有程序员都会犯的错误

4/7/2006来源:Java认证人气:8274

当年,国际巨星成龙的「龙种」曝光,众人指责他对不起娇妻林凤娇,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:

   // 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
   4 getstatic #2
   7 iconst_1
   8 iadd
   9 putstatic #2
   12 getstatic #3
   15 iconst_1
   16 iadd
   17 putstatic #3
   20 return

   Method Singleton getInstance()
   0 getstatic #4
   3 areturn

   Method static {}
   0 new #5
   3 dup
   4 invokespecial #6
   7 putstatic #4
   10 iconst_0
   11 putstatic #3
   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,仍可以同爱借钱的曹启泰一般地「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。