UML软件工程组织

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 ：


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“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。