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全世界所有程序員都會犯的出錯

[摘要]當年,國際巨星成龍的「龍種」曝光,眾人指責他對不起嬌妻林鳳嬌,逼得他出面召開記 者會,向世人自白他犯了「全世界所有男人都會犯的錯誤」。從來沒犯過這種錯誤的我, 也因此常常認為自己不是個男人。 雖然沒犯過「全世界所有男人都會犯的錯誤」,但是我倒是曾經(jīng)犯了「全世界所有程序員 都會犯的錯誤」。不管使用...
當年,國際巨星成龍的「龍種」曝光,眾人指責他對不起嬌妻林鳳嬌,逼得他出面召開記
者會,向世人自白他犯了「全世界所有男人都會犯的錯誤」。從來沒犯過這種錯誤的我,
也因此常常認為自己不是個男人。

雖然沒犯過「全世界所有男人都會犯的錯誤」,但是我倒是曾經(jīng)犯了「全世界所有程序員
都會犯的錯誤」。不管使用何種語言,全世界所有程序員都一定犯過這種錯誤,那就是:
太依賴編譯器,卻不知道編譯器做了哪些事。

一般來說,越高階的程序語言,會提供越多語法上的便利,以方便程序撰寫,這就俗稱為
syntactic sugar,我稱其為「語法上的甜頭」。雖說是甜頭,但是如果你未能了解該語法
的實質內涵,很可能會未嘗甜頭,卻吃盡苦頭。

不久前,我收到一個電子郵件,讀者列出下面的Java程序,向我求救?催^這個程序之后
,我確定這又是一個「全世界所有程序員都會犯的錯誤」。

// 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); } }

執(zhí)行結果是:
obj.counter1==1
obj.counter2==0

你有沒有被此結果嚇一跳?乍看程序代碼,你很可能會認為counter1和counter2的值一定
會相等,但執(zhí)行結果顯然不是如此。其實,程序1被編譯后的程序應該等同于下面的程序3


// 程序3 class Singleton { private static Singleton obj; public static int counter1; public static int counter2; static { // 這就是class constructor // 在進入此class constructor之前,class已經(jīng)被JVM // 配置好內存,所有的static field都會被先設定為0, // 所以此時counter1和counter2都已經(jīng)是0,且singleton為null obj = new Singleton(); // 問題皆由此行程序產(chǎn)生 // counter1不會在此被設定為0 counter2 = 0; // counter2再被設定一次0(其實是多此一舉) } private Singleton() { // 這是instance constructor counter1++; counter2++; } public static Singleton getInstance() { return obj; } }

這是因為:當class具有static field,且直接在宣告處透過「=...」的方式設定其值時,
編譯器會自動將這些敘述依序搬到class constructor內。同樣地,當class具有instance
field,且直接在宣告處透過「=...」的方式設定其值時,編譯器會自動將這些敘述依序
搬到instance constructor內。

此程序在class constructor內,還未將static field初始化時(這時候,counter1和cou
nter2都是0),就呼叫instance constructor,而instance constructor竟然還會去更動
static field的值,使得counter1和counter2都變成1。然后instance constructor執(zhí)行完
,回到class constructor,再把counter2的值設為0(但是
counter1維持不變)。最后的結果:counter1等于1,counter2等于0。

欲改正程序1,方法有三:

-方法一:將singleton field的宣告調到counter1與counter2 field之后。
這是最好的作法。
-方法二:將counter2=0的宣告中,「=0」的部分刪除。這種作法只有在希望
-方法三:將初始化的動作搬到class constructors內,自行撰寫,而不依賴
編譯器產(chǎn)生。這是最保險的作法。

如何避免犯下「全世界所有程序員都會犯的錯誤」,我給各位Java程序員
的建議是:
-熟讀Java Language Specification
-在有疑問時,使用J2SDK所提供的javap來反組譯Java Bytecode,直接觀察
編譯后的結果。

下面是我用javap來反組譯程序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

其實Java的syntactic sugar并不算多,C#的syntactic sugar才真的是無所不在,
也因此C#的初學者更容易犯了「全世界所有程序員都會犯的錯誤」。許多C#的書都會一邊
介紹C#語法,一邊介紹編譯之后MSIL(.NET的中間語言,類似Java的Bytecode)的結果,
然而Java的書卻鮮少這么做。

雖說是「全世界所有程序員都會犯的錯誤」,但是這不代表你犯了此錯誤之后,仍可以同
愛借錢的曹啟泰一般地「抬頭挺胸、理直氣壯」。只要有心,其實這一類的錯誤仍是可以
避免的。