審查Java 代碼的11種經(jīng)常見出錯

代碼審查是消滅Bug最重要的方法之一，這些審查在大多數(shù)時候都特別奏效。由于代碼審查本身所針對的對象，就是俯瞰整個代碼在測試過程中的問題和Bug。并且，代碼審查對消除一些特別細節(jié)的錯誤大有裨益，尤其是那些能夠容易在閱讀代碼的時候發(fā)現(xiàn)的錯誤，這些錯誤往往不容易通過機器上的測試識別出來。本文就常見的Java代碼中容易出現(xiàn)的問題提出一些建設(shè)性建議，以便您在審查代碼的過程中注意到這些常見的細節(jié)性錯誤。

通常給別人的工作挑錯要比找自己的錯容易些。別樣視角的存在也解釋了為什么作者需要編輯，而運動員需要教練的原因。不僅不應(yīng)當(dāng)拒絕別人的批評，我們應(yīng)該歡迎別人來發(fā)現(xiàn)并指出我們的編程工作中的不足之處，我們會受益匪淺的。

正規(guī)的代碼審查(code inspection)是提高代碼質(zhì)量的最強大的技術(shù)之一，代碼審查—由同事們尋找代碼中的錯誤—所發(fā)現(xiàn)的錯誤與在測試中所發(fā)現(xiàn)的錯誤不同，因此兩者的關(guān)系是互補的，而非競爭的。

如果審查者能夠有意識地尋找特定的錯誤，而不是靠漫無目的的瀏覽代碼來發(fā)現(xiàn)錯誤，那么代碼審查的效果會事半功倍。在這篇文章中，我列出了11個Java編程中常見的錯誤。你可以把這些錯誤添加到你的代碼審查的檢查列表(checklist)中，這樣在經(jīng)過代碼審查后，你可以確信你的代碼中不再存在這類錯誤了。

常見錯誤1# ：多次拷貝字符串

測試所不能發(fā)現(xiàn)的一個錯誤是生成不可變(immutable)對象的多份拷貝。不可變對象是不可改變的，因此不需要拷貝它。最常用的不可變對象是String。

如果你必須改變一個String對象的內(nèi)容，你應(yīng)該使用StringBuffer。下面的代碼會正常工作：

String s = new String ("Text here");

但是，這段代碼性能差，而且沒有必要這么復(fù)雜。你還可以用以下的方式來重寫上面的代碼：

String temp = "Text here";

String s = new String (temp);

但是這段代碼包含額外的String，并非完全必要。更好的代碼為：

String s = "Text here";

常見錯誤2#： 沒有克隆(clone)返回的對象

封裝(encapsulation)是面向?qū)ο缶幊痰闹匾�概念。不幸的是，Java為不小心打破封裝提供了方便——Java允許返回私有數(shù)據(jù)的引用(reference)。下面的代碼揭示了這一點：

import java.awt.Dimension;

/***Example class.The x and y values should never*be negative.*/

public class Example{

private Dimension d = new Dimension (0, 0);

public Example (){ }

/*** Set height and width. Both height and width must be

nonnegative * or an exception is thrown.*/

public synchronized void setValues (int height,int width)

throws IllegalArgumentException{

if (height < 0 width < 0)

throw new IllegalArgumentException();

d.height = height;

d.width = width;

}

public synchronized Dimension getValues(){

// Ooops! Breaks encapsulation

return d;

}

}

Example類保證了它所存儲的height和width值永遠非負(fù)數(shù)，試圖使用setValues()方法來設(shè)置負(fù)值會觸發(fā)異常。不幸的是，由于getValues()返回d的引用，而不是d的拷貝，你可以編寫如下的破壞性代碼：

Example ex = new Example();

Dimension d = ex.getValues();

d.height = -5;

d.width = -10;

現(xiàn)在，Example對象擁有負(fù)值了！如果getValues() 的調(diào)用者永遠也不設(shè)置返回的Dimension對象的width 和height值，那么僅憑測試是不可能檢測到這類的錯誤。

不幸的是，隨著時間的推移，客戶代碼可能會改變返回的Dimension對象的值，這個時候，追尋錯誤的根源是件枯燥且費時的事情，尤其是在多線程環(huán)境中。

更好的方式是讓getValues()返回拷貝：

public synchronized Dimension getValues(){

return new Dimension (d.x, d.y);

}

現(xiàn)在，Example對象的內(nèi)部狀態(tài)就安全了。調(diào)用者可以根據(jù)需要改變它所得到的拷貝的狀態(tài)，但是要修改Example對象的內(nèi)部狀態(tài)，必須通過setValues()才可以。

常見錯誤3#：不必要的克隆

我們現(xiàn)在知道了get方法應(yīng)該返回內(nèi)部數(shù)據(jù)對象的拷貝，而不是引用。但是，事情沒有絕對：

/*** Example class.The value should never * be negative.*/

public class Example{

private Integer i = new Integer (0);

public Example (){ }

/*** Set x. x must be nonnegative* or an exception will be thrown*/

public synchronized void setValues (int x)

throws IllegalArgumentException{

if (x < 0)

throw new IllegalArgumentException();

i = new Integer (x);

}

public synchronized Integer getValue(){

// We can’t clone Integers so we makea copy this way.

return new Integer (i.intValue());

}

}

這段代碼是安全的，但是就象在錯誤1#那樣，又作了多余的工作。Integer對象，就象String對象那樣，一旦被創(chuàng)建就是不可變的。因此，返回內(nèi)部Integer對象，而不是它的拷貝，也是安全的。

方法getValue()應(yīng)該被寫為：

public synchronized Integer getValue(){

// ’i’ is immutable, so it is safe to return it instead of a copy.

return i;

}

Java程序比C++程序包含更多的不可變對象。JDK 所提供的若干不可變類包括：

·Boolean

·Byte

·Character

·Class

·Double

·Float

·Integer

·Long

·Short

·String

·大部分的Exception的子類

常見錯誤4# ：自編代碼來拷貝數(shù)組

Java允許你克隆數(shù)組，但是開發(fā)者通常會錯誤地編寫如下的代碼，問題在于如下的循環(huán)用三行做的事情，如果采用Object的clone方法用一行就可以完成：

public class Example{

private int[] copy;

/*** Save a copy of ’data’. ’data’ cannot be null.*/

public void saveCopy (int[] data){

copy = new int[data.length];

for (int i = 0; i < copy.length; ++i)

copy[i] = data[i];

}

}

這段代碼是正確的，但卻不必要地復(fù)雜。saveCopy()的一個更好的實現(xiàn)是：

void saveCopy (int[] data){

try{

copy = (int[])data.clone();

}catch (CloneNotSupportedException e){

// Can’t get here.

}

}

如果你經(jīng)�？寺�數(shù)組，編寫如下的一個工具方法會是個好主意：

static int[] cloneArray (int[] data){

try{

return(int[])data.clone();

}catch(CloneNotSupportedException e){

// Can’t get here.

}

}

這樣的話，我們的saveCopy看起來就更簡潔了：

void saveCopy (int[] data){

copy = cloneArray ( data);

}

常見錯誤5#：拷貝錯誤的數(shù)據(jù)

有時候程序員知道必須返回一個拷貝，但是卻不小心拷貝了錯誤的數(shù)據(jù)。由于僅僅做了部分的數(shù)據(jù)拷貝工作，下面的代碼與程序員的意圖有偏差：

import java.awt.Dimension;

/*** Example class. The height and width values should never * be

negative. */

public class Example{

static final public int TOTAL_VALUES = 10;

private Dimension[] d = new Dimension[TOTAL_VALUES];

public Example (){ }

/*** Set height and width. Both height and width must be

nonnegative * or an exception will be thrown. */

public synchronized void setValues (int index, int height, int width)

throws IllegalArgumentException{

if (height < 0 width < 0)

throw new IllegalArgumentException();

if (d[index] == null)

d[index] = new Dimension();

d[index].height = height;

d[index].width = width;

}

public synchronized Dimension[] getValues()

throws CloneNotSupportedException{

return (Dimension[])d.clone();

}

}

這兒的問題在于getValues()方法僅僅克隆了數(shù)組，而沒有克隆數(shù)組中包含的Dimension對象，因此，雖然調(diào)用者無法改變內(nèi)部的數(shù)組使其元素指向不同的Dimension對象，但是調(diào)用者卻可以改變內(nèi)部的數(shù)組元素(也就是Dimension對象)的內(nèi)容。方法getValues()的更好版本為：

public synchronized Dimension[] getValues()

throws CloneNotSupportedException{

Dimension[] copy = (Dimension[])d.clone();

for (int i = 0; i < copy.length; ++i){

// NOTE: Dimension isn’t cloneable.

if (d[i] != null)

copy[i] = new Dimension (d[i].height, d[i].width);

}

return copy;

}

在克隆原子類型數(shù)據(jù)的多維數(shù)組的時候，也會犯類似的錯誤。原子類型包括int,float等。簡單的克隆int型的一維數(shù)組是正確的，如下所示：

public void store (int[] data)

throws CloneNotSupportedException{

this.data = (int[])data.clone();

// OK

}

拷貝int型的二維數(shù)組更復(fù)雜些。Java沒有int型的二維數(shù)組，因此一個int型的二維數(shù)組實際上是一個這樣的一維數(shù)組：它的類型為int[]。簡單的克隆int[][]型的數(shù)組會犯與上面例子中g(shù)etValues()方法第一版本同樣的錯誤，因此應(yīng)該避免這么做。下面的例子演示了在克隆int型二維數(shù)組時錯誤的和正確的做法：

public void wrongStore (int[][] data)

throws CloneNotSupportedException{

this.data = (int[][])data.clone(); // Not OK!

}

public void rightStore (int[][] data){

// OK!

this.data = (int[][])data.clone();

for (int i = 0; i < data.length; ++i){

if (data[i] != null)

this.data[i] = (int[])data[i].clone();

}

}

常見錯誤6#：檢查new 操作的結(jié)果是否為null

Java編程新手有時候會檢查new操作的結(jié)果是否為null。可能的檢查代碼為：

Integer i = new Integer (400);

if (i == null)

throw new NullPointerException();

檢查當(dāng)然沒什么錯誤，但卻不必要，if和throw這兩行代碼完全是浪費，他們的唯一功用是讓整個程序更臃腫，運行更慢。

C/C++程序員在開始寫java程序的時候常常會這么做，這是由于檢查C中malloc()的返回結(jié)果是必要的，不這樣做就可能產(chǎn)生錯誤。檢查C++中new操作的結(jié)果可能是一個好的編程行為，這依賴于異常是否被使能(許多編譯器允許異常被禁止，在這種情況下new操作失敗就會返回null)。在java 中，new 操作不允許返回null，如果真的返回null，很可能是虛擬機崩潰了，這時候即便檢查返回結(jié)果也無濟于事。

常見錯誤7#：用== 替代.equals

在Java中，有兩種方式檢查兩個數(shù)據(jù)是否相等：通過使用操作符，或者使用所有對象都實現(xiàn)的.equals方法。原子類型(int, flosat, char 等)不是對象，因此他們只能使用==操作符，如下所示：

int x = 4;

int y = 5;

if (x == y)

System.out.println ("Hi");

// This ’if’ test won’t compile.

if (x.equals (y))

System.out.println ("Hi");

對象更復(fù)雜些，==操作符檢查兩個引用是否指向同一個對象，而equals方法則實現(xiàn)更專門的相等性檢查。

更顯得混亂的是由java.lang.Object 所提供的缺省的equals方法的實現(xiàn)使用==來簡單的判斷被比較的兩個對象是否為同一個。

許多類覆蓋了缺省的equals方法以便更有用些，比如String類，它的equals方法檢查兩個String對象是否包含同樣的字符串，而Integer的equals方法檢查所包含的int值是否相等。

大部分時候，在檢查兩個對象是否相等的時候你應(yīng)該使用equals方法，而對于原子類型的數(shù)據(jù)，你用該使用==操作符。

常見錯誤8#： 混淆原子操作和非原子操作

Java保證讀和寫32位數(shù)或者更小的值是原子操作，也就是說可以在一步完成，因而不可能被打斷，因此這樣的讀和寫不需要同步。以下的代碼是線程安全(thread safe)的：

public class Example{

private int value; // More code here...

public void set (int x){

// NOTE: No synchronized keyword

this.value = x;

}

}

不過，這個保證僅限于讀和寫，下面的代碼不是線程安全的：

public void increment (){

// This is effectively two or three instructions:

// 1) Read current setting of ’value’.

// 2) Increment that setting.

// 3) Write the new setting back.

++this.value;

}

在測試的時候，你可能不會捕獲到這個錯誤。首先，測試與線程有關(guān)的錯誤是很難的，而且很耗時間。其次，在有些機器上，這些代碼可能會被翻譯成一條指令，因此工作正常，只有當(dāng)在其它的虛擬機上測試的時候這個錯誤才可能顯現(xiàn)。因此最好在開始的時候就正確地同步代碼：

public synchronized void increment (){

++this.value;

}

常見錯誤9#：在catch 塊中作清除工作

一段在catch塊中作清除工作的代碼如下所示：

OutputStream os = null;

try{

os = new OutputStream ();

// Do something with os here.

os.close();

}catch (Exception e){

if (os != null)

os.close();

}

盡管這段代碼在幾個方面都是有問題的，但是在測試中很容易漏掉這個錯誤。下面列出了這段代碼所存在的三個問題：

1．語句os.close()在兩處出現(xiàn)，多此一舉，而且會帶來維護方面的麻煩。

2．上面的代碼僅僅處理了Exception，而沒有涉及到Error。但是當(dāng)try塊運行出現(xiàn)了Error，流也應(yīng)該被關(guān)閉。

3．close()可能會拋出異常。

上面代碼的一個更優(yōu)版本為：

OutputStream os = null;

try{

os = new OutputStream ();

// Do something with os here.

}finally{

if (os != null)

os.close();

}

這個版本消除了上面所提到的兩個問題：代碼不再重復(fù)，Error也可以被正確處理了。但是沒有好的方法來處理第三個問題，也許最好的方法是把close()語句單獨放在一個try/catch塊中。

常見錯誤10#： 增加不必要的catch 塊

一些開發(fā)者聽到try/catch塊這個名字后，就會想當(dāng)然的以為所有的try塊必須要有與之匹配的catch塊。

C++程序員尤其是會這樣想，因為在C++中不存在finally塊的概念，而且try塊存在的唯一理由只不過是為了與catch塊相配對。

增加不必要的catch塊的代碼就象下面的樣子，捕獲到的異常又立即被拋出：

try{

// Nifty code here

}catch(Exception e){

throw e;

}finally{

// Cleanup code here

}

不必要的catch塊被刪除后，上面的代碼就縮短為：

try{

// Nifty code here

}finally{

// Cleanup code here

}

常見錯誤11#；沒有正確實現(xiàn)equals，hashCode，或者clone 等方法

方法equals，hashCode，和clone 由java.lang.Object提供的缺省實現(xiàn)是正確的。不幸地是，這些缺省實現(xiàn)在大部分時候毫無用處，因此許多類覆蓋其中的若干個方法以提供更有用的功能。但是，問題又來了，當(dāng)繼承一個覆蓋了若干個這些方法的父類的時候，子類通常也需要覆蓋這些方法。在進行代碼審查時，應(yīng)該確保如果父類實現(xiàn)了equals，hashCode，或者clone等方法，那么子類也必須正確。正確的實現(xiàn)equals，hashCode，和clone需要一些技巧。

小結(jié)

我在代碼審查的時候至少遇到過一次這些錯誤，我自己也犯過其中的幾個錯誤。好消息是只要你知道你在找什么錯誤，那么代碼審查就很容易管理，錯誤也很容易被發(fā)現(xiàn)和修改。即便你找不到時間來進行正規(guī)的代碼審查，以自審的方式把這些錯誤從你的代碼中根除會大大節(jié)省你的調(diào)試時間�；〞r間在代碼審查上是值得的。