全世界所有程序员都会犯的出错

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cou
nter2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。

……