虽然挺老的文章,虽然挺小的错误

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;
}
}


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。

本文作者:蔡学镛
文章出处:Sleepless 2.0
发表日期:03/10/2003

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