全世界所有程序员都会犯的错误


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; } }

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 <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。