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Java戏法

| 作者 Paulo Moreira 关注 0 他的粉丝 ,译者 臧秀涛 关注 4 他的粉丝 发布于 2014年10月29日. 估计阅读时间: 21 分钟 | QCon上海2018 关注大数据平台技术选型、搭建、系统迁移和优化的经验。

我们经常遇到这样的情况,有些代码的行为出乎意料。Java语言有很多奇怪的地方,即使有经验的开发者也可能会感到意外。

老实说,经常有资历较浅的同事来问,“执行这段代码有什么样的结果?”,让人措手不及。“我可以告诉你,但是如果你自己找出答案,学到的会更多”,这是很常见的答复。现在可别这么说了,可以先吸引一下他的注意力(哦……我想我看到安吉丽娜·朱莉了,藏在我们的构建服务器后面呢,你可以快去看一下吗?),利用这个时间,快速过一下这篇文章吧。

本文将介绍一些Java的奇怪之处,以帮助开发者做好更充分的准备,使他们再遇到结果令人意外的代码时,能够很好地应对。

对于每个技巧,我们都会提供一些看似简单的代码,但是这段代码在编译时或运行时的行为就不那么直观了。表现如何,为什么会这样,我们会讲清楚背后的原理。这些例子的复杂性不同,有的非常简单,有的则很费脑细胞。

不可理喻的标识符

我们很熟悉定义合法的Java标识符的规则:

  • 一个标识符是由一个或多个字符(可以是字母、数字、$或下划线)组成的集合。
  • 标识符必须以字母、$或下划线开头。
  • Java关键字不能用作标识符。
  • 标识符中的字符没有数量限制。
  • 也可以使用从\u00c0到\ud7a3之间的Unicode字符。

规则非常简单,但有些有趣的例子会让人惊讶。比如,开发者可以将类名用作标识符,这是没有限制的:

//类名可以用作标识符
String String = "String"; 
Object Object = null; 
Integer Integer = new Integer(1); 
//让代码难以理解怎么样? 
Float Double = 1.0f; 
Double Float = 2.0d; 
if (String instanceof String) {
      if (Float instanceof Double) {
          if (Double instanceof Float) {
                System.out.print("Can anyone read this code???");
            }
      }
 }

下面的标识符也都是合法的:

int $ =1;
int € = 2;
int £ = 3;
int _ = 4;
long $€£ = 5;
long €_£_$ = 6;
long $€£$€£$€£$€£$€£$€£$€_________$€£$€£$€£$€£$€£$€£$€£$€£$€£_____ = 7;

此外,请记住,同样的名字可以同时用于变量和标签。通过分析上下文,编译器知道引用的是哪一个。

int £ = 1;
£: for (int € = 0; € < £; €++) {
     if (€ == £) {
         break £;
     }
}

当然,不要忘了标识符的规则可以应用于变量名、方法名、标签和类名:

class $ {} 
interface _ {} 
class € extends $ implements _ {}

所以我们学到了很厉害的一招,那就是可以编写没有人能理解的代码,包括我们自己!

NullPointerException从何而来?

自动装箱是在Java 5中引入的,给我们带来了很多方便,我们不用在基本类型和其包装器类型之间跳来跳去了:

int primitiveA = 1;
Integer wrapperA = primitiveA;
wrapperA++;
primitiveA = wrapperA;

运行时并没有为了支持这种变化而做修改,大部分工作都是编译时完成的。对于前面这段代码,编译器会生成类似下面这样的代码:

int primitiveA = 1;
Integer wrapperA = new Integer(primitiveA);
int tmpPrimitiveA = wrapperA.intValue();
tmpPrimitiveA++;
wrapperA = new Integer(tmpPrimitiveA);
primitiveA = wrapperA.intValue(); 

前面的自动装箱也可以应用于方法调用:

public static int calculate(int a) {
     int result = a + 3;
     return result;
}
public static void main(String args[]) {
     int i1 = 1;
     Integer i2 = new Integer(1);
     System.out.println(calculate(i1));
     System.out.println(calculate(i2));
}

真棒,对于以基本类型为参数的方法,我们可以向其传递相应的包装器类型,让编译器来执行变换:

public static void main(String args[]) {
     int i1 = 1;
     Integer i2 = new Integer(1);
     System.out.println(calculate(i1));
     int i2Tmp = i2.intValue();
     System.out.println(calculate(i2Tmp));
} 

稍作修改,再来试试:

public static void main(String args[]) {
     int i1 = 1;
     Integer i2 = new Integer(1);
     Integer i3 = null;
     System.out.println(calculate(i1));
     System.out.println(calculate(i2));
     System.out.println(calculate(i3));
}

和前面一样,这段代码会被翻译成:

public static void main(String args[]) {
     int i1 = 1;
     Integer i2 = new Integer(1);
Integer i3 = null;
     System.out.println(calculate(i1));
     int i2Tmp = i2.intValue();
     System.out.println(calculate(i2Tmp));
     int i3Tmp = i3.intValue();
     System.out.println(calculate(i3Tmp));
}

当然,这段代码会让我们看到老朋友NullPointerException。像下面这种更简单的情况,同样如此:

public static void main(String args[]) {
     Integer iW = null;
     int iP = iW;
}

所以在使用自动拆箱时一定要非常小心,它可能导致NullPointerException;而在该特性引入之前,是不可能遇到此类异常的。更糟糕的是,识别这些代码模式有时并不容易。如果必须将一个包装器类型的变量转换成基本类型变量,而且不确定其是否可能为null,那就要为代码做好保护措施。

包装器类型遭遇同一性危机

继续自动装箱这个话题,看一下下面的代码:

Short s1 = 1;
Short s2 = s1;
System.out.println(s1 == s2);

当然打印true了。现在来点有趣的:

Short s1 = 1;
Short s2 = s1;
s1++;
System.out.println(s1 == s2);

输出成了false。等等,什么情况?难道s1和s2引用的不是同一个对象吗?JVM真是疯了!还是用前面提到的代码翻译机制来看看吧:

Short s1 = new Short((short)1);
Short s2 = s1;
short tempS1 = s1.shortValue();
tempS1++;
s1 = new Short(tempS1);
System.out.println(s1 == s2);

哦……这么看是更合理了,不是吗?使用自动装箱的时候总得小心!

妈妈快看,没有异常!

下面这个非常简单,但是很多有经验的Java开发者都会中招。闲话少说,看代码:

NullTest myNullTest = null;
System.out.println(myNullTest.getInt());

当看到这段代码时,很多人会以为会出现NullPointerException。果真如此吗?看看其余代码再说:

class NullTest {
     public static int getInt() {
         return 1;
     }
}

永远记住,类变量和类方法的使用,仅仅依赖引用的类型。即使引用为null,仍然可以调用。从良好实践的角度来看,明智的做法是使用NullTest.getInt()来代替myNullTest.getInt(),但鬼知道什么时候会碰上这样的代码。

变长参数和数组,必要的变通

变长参数特性带来了一个强大的概念,可以帮助开发者简化代码。不过变长参数的背后是什么呢?不多不少,就是一个数组。

public void calc(int... myInts) {} 
calc(1, 2, 3);

编译器会将前面的代码翻译成类似这样:

int[] ints = {1, 2, 3};
calc(ints);

空调用语句相当于传递了一个空数组。

calc();
等价于
int[] ints = new int[0];
calc(ints);

当然,下面的代码会导致编译错误,因为两条语句是等价的:

public void m1(int[] myInts) { ...    } 
public void m1(int... myInts) { ...    }

可变的常量

大部分开发者认为,当变量定义中出现final关键字时,指示的就是一个常量,也就是说,这个变量的值不可改变。这并不完全正确,当final关键字应用于变量时,只是说明该变量只能赋值一次。

class MyClass {
     private final int myVar;
     private int myOtherVar = getMyVar();
     public MyClass() {
         myVar = 10;
     }
     public int getMyVar() {
         return myVar;
     }
     public int getMyOtherVar() {
         return myOtherVar;
     }
     public static void main(String args[]) {
         MyClass mc = new MyClass();
         System.out.println(mc.getMyVar());
         System.out.println(mc.getMyOtherVar());
     }
}

前面的代码将打印10 0。因此,在处理final变量时,必须区分两种情况:一种是在编译时就赋了默认值的,这种就是常量;另一种是在运行时初始化的。

覆盖的特色

请记住,从Java 5开始,覆盖方法的返回类型可以与被覆盖方法不同。唯一的规则是,覆盖方法的返回类型是被覆盖方法的返回类型的子类型。所以在Java 5中下面的代码成了合法的:

class A {
     public A m() {
         return new A();     
}
} 

class B extends A {
     public B m() {
         return new B();
     }
}

重载操作符

就操作符重载而言,Java不是特别强,但它确实支持+操作符的重载。该操作符可以用于算术加法和字符串连接,具体取决于上下文。

int val = 1 + 2;
String txt = "1" + "2";

当字符串中混入了数值类型,事情就复杂了。但是规则很简单,在遇到字符串操作数之前,会一直执行算术加法。一出现字符串,两个操作数都会被转为字符串(如果需要的话),并执行一次字符串连接。下面例子说明了不同的组合:

System.out.println(1 + 2); //执行加法,打印3 

System.out.println("1" + "2"); //执行字符串连接,打印12
System.out.println(1 + 2 + 3 + "4" + 5); //执行加法,直到发现"4",然后执行字符串连接,打印645

System.out.println("1" + "2" + "3" + 4 + 5); //执行字符串连接,打印12345

奇怪的日期格式

这个花招与DateFormat的实现有关,其使用方式有一定的误导性,而且有的时候,代码到了产品中,问题才会暴露出来。

DateFormatparse方法会解析一个字符串,并生成一个日期。解析过程是根据定义的日期格式掩码来工作的。根据JavaDoc,如果指定的字符串的开头部分无法解析,会抛出一个ParseException。这个定义很模糊,可以有不同的解释。大部分开发者认为,如果字符串参数与定义的格式不匹配,会抛出ParseException。但情况并非总是如此。

对于SimpleDateFormat,大家应该非常小心。当面对下面的代码时,大部分开发者认为会抛出ParseException。

String date = "16-07-2009";

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("ddmmyyyy");
try {     
Date d = sdf.parse(date);
     System.out.println(DateFormat.getDateInstance(DateFormat.MEDIUM,
                     new Locale("US")).format(d));
} catch (ParseException pe) {
     System.out.println("Exception: " + pe.getMessage());
}

运行这段代码,会产生下列输出:Jan 16, 0007。真是奇怪,编译器竟然没有指出字符串与预期的格式不匹配,而是继续处理,而且尽其最大努力来解析文本。请注意,这里有两个隐藏的花招。其一,月份的掩码是MM,而mm用于分钟,这就解释了为什么月份被设置成了一月。其二,DecimalFormat类的parse方法将一直解析文本,直到遇到无法解析的字符,返回的是到目前这个位置已经处理过的数字。所以“7-20”将翻译成7年。这种差异很容易看出来,但如果使用的是“yyyymmdd”,情况就更复杂了,输出将是“Jan 7, 0016”。解析“16-0”,直到遇到第一个不可解析的字符,所以16会被当成年份。“-0”不会影响结果,它会被理解为0分钟。之后“7-”就被映射到天数了。

译者注:文中关于自动装箱的说明不够准确,像“Integer wrapperA = primitiveA;”这条语句,编译器的处理策略是将其映射为“Integer wrapperA = Integer.valueOf(primitive);”,Short的处理类似。有兴趣的读者可以自行测试。

另外,对Java谜题感兴趣的读者可以阅读Joshua Bloch的《Java解惑》一书,其中列出了很多容易出错的地方。

关于作者

Paulo Moreira是葡萄牙的一位自由软件工程师,目前在卢森堡的财政部门工作。他毕业于米尼奥大学,获得了计算机科学和系统工程的硕士学位。从2001年起,他一直使用Java,从事服务器端的开发工作,涉及电信、零售、软件和金融市场等领域。

 

查看英文原文:Java Sleight of Hand

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变长参数 by m Fly

calc();
等价于
int[] ints = null;
calc(ints);

这里应该是calc(new int[0])才对。

public static void calc(int... ints) {
System.out.println(ints.length);
}
public static void main(String[] args) {
calc();
}

结果返回0 而不是NPE
以下为javap生成的代码

public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: iconst_0
1: newarray int
3: invokestatic #4 // Method calc:([I)V
6: return

Re: 变长参数 by Zhou Allen

我也验证了一下,确实传进去的是int[0]。感谢,哈哈。

Re: 变长参数 by 臧 秀涛

感谢,已经修改。

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