解析Java代碼經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤
我們?cè)诰帉懘a的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)一些的小的錯(cuò)誤。下面介紹的是對(duì)于java中經(jīng)常出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤的總結(jié)。
代碼審查是消滅Bug最重要的方法之一，這些審查在大多數(shù)時(shí)候都特別奏效。由于代碼審查本身所針對(duì)的對(duì)象，就是俯瞰整個(gè)代碼在測(cè)試過(guò)程中的問(wèn)題和Bug。并且，代碼審查對(duì)消除一些特別細(xì)節(jié)的錯(cuò)誤大有裨益，尤其是那些能夠容易在閱讀代碼的時(shí)候發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤往往不容易通過(guò)機(jī)器上的測(cè)試識(shí)別出來(lái)。本文就常見(jiàn)的Java代碼中容易出現(xiàn)的問(wèn)題提出一些建設(shè)性建議，以便您在審查代碼的過(guò)程中注意到這些常見(jiàn)的細(xì)節(jié)性錯(cuò)誤。
通常給別人的工作挑錯(cuò)要比找自己的錯(cuò)容易些。別樣視角的存在也解釋了為什么作者需要編輯，而運(yùn)動(dòng)員需要教練的原因。不僅不應(yīng)當(dāng)拒絕別人的批評(píng)，我們應(yīng)該歡迎別人來(lái)發(fā)現(xiàn)并指出我們的編程工作中的不足之處，我們會(huì)受益匪淺的。 正規(guī)的代碼審查(code inspection)是提高代碼質(zhì)量的***大的技術(shù)之一，代碼審查—由同事們尋找代碼中的錯(cuò)誤—所發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤與在測(cè)試中所發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤不同，因此兩者的關(guān)系是互補(bǔ)的，而非競(jìng)爭(zhēng)的。
如果審查者能夠有意識(shí)地尋找特定的錯(cuò)誤，而不是靠漫無(wú)目的的瀏覽代碼來(lái)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，那么代碼審查的效果會(huì)事半功倍。在這篇文章中，我列出了11個(gè)Java編程中常見(jiàn)的錯(cuò)誤。你可以把這些錯(cuò)誤添加到你的代碼審查的檢查列表(checklist)中，這樣在經(jīng)過(guò)代碼審查后，你可以確信你的代碼中不再存在這類錯(cuò)誤了。
一、常見(jiàn)錯(cuò)誤1# ：多次拷貝字符串
測(cè)試所不能發(fā)現(xiàn)的一個(gè)錯(cuò)誤是生成不可變(immutable)對(duì)象的多份拷貝。不可變對(duì)象是不可改變的，因此不需要拷貝它。最常用的不可變對(duì)象是String。
如果你必須改變一個(gè)String對(duì)象的內(nèi)容，你應(yīng)該使用StringBuffer。下面的代碼會(huì)正常工作：
- String s = new String ("Text here");
但是，這段代碼性能差，而且沒(méi)有必要這么復(fù)雜。你還可以用以下的方式來(lái)重寫上面的代碼：
- String temp = "Text here";
- String s = new String (temp);
但是這段代碼包含額外的String，并非完全必要。更好的代碼為：
- String s = "Text here";
二、常見(jiàn)錯(cuò)誤2#： 沒(méi)有克隆(clone)返回的對(duì)象
封裝(encapsulation)是面向?qū)ο缶幊痰闹匾拍睢２恍业氖牵琂ava為不小心打破封裝提供了方便——Java允許返回私有數(shù)據(jù)的引用(reference)。下面的代碼揭示了這一點(diǎn)：
- import java.awt.Dimension;
- /***Example class.The x and y values should never*be negative.*/
- public class Example{
- private Dimension d = new Dimension (0, 0);
- public Example (){ }
- /*** Set height and width. Both height and width must be nonnegative *
- or an exception is thrown.*/
- public synchronized void setValues (int height,int width) throws IllegalArgumentException{
- if (height < 0 || width < 0)
- throw new IllegalArgumentException();
- d.height = height;
- d.width = width;
- }
- public synchronized Dimension getValues(){
- // Ooops! Breaks encapsulation
- return d;
- }
- }
Example類保證了它所存儲(chǔ)的height和width值永遠(yuǎn)非負(fù)數(shù)，試圖使用setValues()方法來(lái)設(shè)置負(fù)值會(huì)觸發(fā)異常。不幸的是，由于getValues()返回d的引用，而不是d的拷貝，你可以編寫如下的破壞性代碼：
- Example ex = new Example();
- Dimension d = ex.getValues();
- d.height = -5;
- d.width = -10;
現(xiàn)在，Example對(duì)象擁有負(fù)值了！如果getValues() 的調(diào)用者永遠(yuǎn)也不設(shè)置返回的Dimension對(duì)象的width 和height值，那么僅憑測(cè)試是不可能檢測(cè)到這類的錯(cuò)誤。
不幸的是，隨著時(shí)間的推移，客戶代碼可能會(huì)改變返回的Dimension對(duì)象的值，這個(gè)時(shí)候，追尋錯(cuò)誤的根源是件枯燥且費(fèi)時(shí)的事情，尤其是在多線程環(huán)境中。
更好的方式是讓getValues()返回拷貝：
- public synchronized Dimension getValues(){
- return new Dimension (d.x, d.y);
- }
現(xiàn)在，Example對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)就安全了。調(diào)用者可以根據(jù)需要改變它所得到的拷貝的狀態(tài)，但是要修改Example對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，必須通過(guò)setValues()才可以。
三、常見(jiàn)錯(cuò)誤3#：不必要的克隆
我們現(xiàn)在知道了get方法應(yīng)該返回內(nèi)部數(shù)據(jù)對(duì)象的拷貝，而不是引用。但是，事情沒(méi)有絕對(duì)：
- /*** Example class.The value should never * be negative.*/
- public class Example{
- private Integer i = new Integer (0);
- public Example (){ }
- /*** Set x. x must be nonnegative* or an exception will be thrown*/
- public synchronized void setValues (int x) throws IllegalArgumentException{
- if (x < 0)
- throw new IllegalArgumentException();
- i = new Integer (x);
- }
- public synchronized Integer getValue(){
- // We can’t clone Integers so we makea copy this way.
- return new Integer (i.intValue());
- }
- }
這段代碼是安全的，但是就象在錯(cuò)誤1#那樣，又作了多余的工作。Integer對(duì)象，就象String對(duì)象那樣，一旦被創(chuàng)建就是不可變的。因此，返回內(nèi)部Integer對(duì)象，而不是它的拷貝，也是安全的。
方法getValue()應(yīng)該被寫為：
- public synchronized Integer getValue(){
- // ’i’ is immutable, so it is safe to return it instead of a copy.
- return i;
- }
Java程序比C++程序包含更多的不可變對(duì)象。JDK 所提供的若干不可變類包括：
- Boolean
- Byte
- Character
- Class
- Double
- Float
- Integer
- Long
- Short
- String
- 大部分的Exception的子類
四、常見(jiàn)錯(cuò)誤4# ：自編代碼來(lái)拷貝數(shù)組
Java允許你克隆數(shù)組，但是開(kāi)發(fā)者通常會(huì)錯(cuò)誤地編寫如下的代碼，問(wèn)題在于如下的循環(huán)用三行做的事情，如果采用Object的clone方法用一行就可以完成：
- public class Example{
- private int[] copy;
- /*** Save a copy of ’data’. ’data’ cannot be null.*/
- public void saveCopy (int[] data){
- copy = new int[data.length];
- for (int i = 0; i < copy.length; ++i)
- copy[i] = data[i];
- }
- }
這段代碼是正確的，但卻不必要地復(fù)雜。saveCopy()的一個(gè)更好的實(shí)現(xiàn)是：
- void saveCopy (int[] data){
- try{
- copy = (int[])data.clone();
- }catch (CloneNotSupportedException e){
- // Can’t get here. }
- }
如果你經(jīng)常克隆數(shù)組，編寫如下的一個(gè)工具方法會(huì)是個(gè)好主意：
- static int[] cloneArray (int[] data){
- try{
- return(int[])data.clone();
- }catch(CloneNotSupportedException e){
- // Can’t get here.
- }
- }
這樣的話，我們的saveCopy看起來(lái)就更簡(jiǎn)潔了：
- void saveCopy (int[] data){
- copy = cloneArray ( data); }
#p#
五、常見(jiàn)錯(cuò)誤5#：拷貝錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)
有時(shí)候程序員知道必須返回一個(gè)拷貝，但是卻不小心拷貝了錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。由于僅僅做了部分的數(shù)據(jù)拷貝工作，下面的代碼與程序員的意圖有偏差：
- import java.awt.Dimension;
- /*** Example class. The height and width values should never * be
- negative. */
- public class Example{
- static final public int TOTAL_VALUES = 10;
- private Dimension[] d = new Dimension[TOTAL_VALUES];
- public Example (){ }
- /*** Set height and width. Both height and width must be nonnegative * or
- an exception will be thrown. */
- public synchronized void setValues (int index, int height, int width)
- throws IllegalArgumentException{
- if (height < 0 || width < 0)
- throw new IllegalArgumentException();
- if (d[index] == null)
- d[index] = new Dimension();
- d[index].height = height;
- d[index].width = width;
- }
- public synchronized Dimension[] getValues()
- throws CloneNotSupportedException{
- return (Dimension[])d.clone();
- }
- }
這兒的問(wèn)題在于getValues()方法僅僅克隆了數(shù)組，而沒(méi)有克隆數(shù)組中包含的Dimension對(duì)象，因此，雖然調(diào)用者無(wú)法改變內(nèi)部的數(shù)組使其元素指向不同的Dimension對(duì)象，但是調(diào)用者卻可以改變內(nèi)部的數(shù)組元素(也就是Dimension對(duì)象)的內(nèi)容。方法getValues()的更好版本為：
- public synchronized Dimension[] getValues() throws CloneNotSupportedException{
- Dimension[] copy = (Dimension[])d.clone();
- for (int i = 0; i < copy.length; ++i){
- // NOTE: Dimension isn’t cloneable.
- if (d != null)
- copy[i] = new Dimension (d[i].height, d[i].width);
- }
- return copy;
- }
在克隆原子類型數(shù)據(jù)的多維數(shù)組的時(shí)候，也會(huì)犯類似的錯(cuò)誤。原子類型包括int,float等。簡(jiǎn)單的克隆int型的一維數(shù)組是正確的，如下所示：
- public void store (int[] data) throws CloneNotSupportedException{
- this.data = (int[])data.clone();
- // OK
- }
拷貝int型的二維數(shù)組更復(fù)雜些。Java沒(méi)有int型的二維數(shù)組，因此一個(gè)int型的二維數(shù)組實(shí)際上是一個(gè)這樣的一維數(shù)組：它的類型為int[]。簡(jiǎn)單的克隆int[][]型的數(shù)組會(huì)犯與上面例子中g(shù)etValues()方法***版本同樣的錯(cuò)誤，因此應(yīng)該避免這么做。下面的例子演示了在克隆int型二維數(shù)組時(shí)錯(cuò)誤的和正確的做法：
- public void wrongStore (int[][] data) throws CloneNotSupportedException{
- this.data = (int[][])data.clone(); // Not OK!
- }
- public void rightStore (int[][] data){
- // OK!
- this.data = (int[][])data.clone();
- for (int i = 0; i < data.length; ++i){
- if (data != null)
- this.data[i] = (int[])data[i].clone();
- }
- }
六、常見(jiàn)錯(cuò)誤6#：檢查new 操作的結(jié)果是否為null
Java編程新手有時(shí)候會(huì)檢查new操作的結(jié)果是否為null。可能的檢查代碼為：
- Integer i = new Integer (400);
- if (i == null)
- throw new NullPointerException();
檢查當(dāng)然沒(méi)什么錯(cuò)誤，但卻不必要，if和throw這兩行代碼完全是浪費(fèi)，他們的唯一功用是讓整個(gè)程序更臃腫，運(yùn)行更慢。
C/C++程序員在開(kāi)始寫java程序的時(shí)候常常會(huì)這么做，這是由于檢查C中malloc()的返回結(jié)果是必要的，不這樣做就可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。檢查C++中new操作的結(jié)果可能是一個(gè)好的編程行為，這依賴于異常是否被使能(許多編譯器允許異常被禁止，在這種情況下new操作失敗就會(huì)返回null)。在java 中，new 操作不允許返回null，如果真的返回null，很可能是虛擬機(jī)崩潰了，這時(shí)候即便檢查返回結(jié)果也無(wú)濟(jì)于事。
七、常見(jiàn)錯(cuò)誤7#：用== 替代.equals
在Java中，有兩種方式檢查兩個(gè)數(shù)據(jù)是否相等：通過(guò)使用==操作符，或者使用所有對(duì)象都實(shí)現(xiàn)的.equals方法。原子類型(int, flosat, char 等)不是對(duì)象，因此他們只能使用==操作符，如下所示：
- int x = 4;
- int y = 5;
- if (x == y)
- System.out.println ("Hi");
- // This ’if’ test won’t compile.
- if (x.equals (y))
- System.out.println ("Hi");
對(duì)象更復(fù)雜些，==操作符檢查兩個(gè)引用是否指向同一個(gè)對(duì)象，而equals方法則實(shí)現(xiàn)更專門的相等性檢查。
更顯得混亂的是由java.lang.Object 所提供的缺省的equals方法的實(shí)現(xiàn)使用==來(lái)簡(jiǎn)單的判斷被比較的兩個(gè)對(duì)象是否為同一個(gè)。
許多類覆蓋了缺省的equals方法以便更有用些，比如String類，它的equals方法檢查兩個(gè)String對(duì)象是否包含同樣的字符串，而Integer的equals方法檢查所包含的int值是否相等。
大部分時(shí)候，在檢查兩個(gè)對(duì)象是否相等的時(shí)候你應(yīng)該使用equals方法，而對(duì)于原子類型的數(shù)據(jù)，你用該使用==操作符。
八、常見(jiàn)錯(cuò)誤8#： 混淆原子操作和非原子操作
Java保證讀和寫32位數(shù)或者更小的值是原子操作，也就是說(shuō)可以在一步完成，因而不可能被打斷，因此這樣的讀和寫不需要同步。以下的代碼是線程安全(thread safe)的：
- public class Example{
- private int value; // More code here...
- public void set (int x){
- // NOTE: No synchronized keyword
- this.value = x;
- }
- }
不過(guò)，這個(gè)保證僅限于讀和寫，下面的代碼不是線程安全的：
- public void increment (){
- // This is effectively two or three instructions:
- // 1) Read current setting of ’value’.
- // 2) Increment that setting.
- // 3) Write the new setting back.
- ++this.value;
- }
在測(cè)試的時(shí)候，你可能不會(huì)捕獲到這個(gè)錯(cuò)誤。首先，測(cè)試與線程有關(guān)的錯(cuò)誤是很難的，而且很耗時(shí)間。其次，在有些機(jī)器上，這些代碼可能會(huì)被翻譯成一條指令，因此工作正常，只有當(dāng)在其它的虛擬機(jī)上測(cè)試的時(shí)候這個(gè)錯(cuò)誤才可能顯現(xiàn)。因此***在開(kāi)始的時(shí)候就正確地同步代碼：
- public synchronized void increment (){
- ++this.value;
- }
九、常見(jiàn)錯(cuò)誤9#：在catch 塊中作清除工作
一段在catch塊中作清除工作的代碼如下所示：
- OutputStream os = null;
- try{
- os = new OutputStream ();
- // Do something with os here.
- os.close();
- }catch (Exception e){
- if (os != null)
- os.close();
- }
盡管這段代碼在幾個(gè)方面都是有問(wèn)題的，但是在測(cè)試中很容易漏掉這個(gè)錯(cuò)誤。下面列出了這段代碼所存在的三個(gè)問(wèn)題：
1．語(yǔ)句os.close()在兩處出現(xiàn)，多此一舉，而且會(huì)帶來(lái)維護(hù)方面的麻煩。
2．上面的代碼僅僅處理了Exception，而沒(méi)有涉及到Error。但是當(dāng)try塊運(yùn)行出現(xiàn)了Error，流也應(yīng)該被關(guān)閉。
3．close()可能會(huì)拋出異常。
上面代碼的一個(gè)更優(yōu)版本為：
- OutputStream os = null;
- try{
- os = new OutputStream ();
- // Do something with os here.
- }finally{
- if (os != null)
- os.close();
- }
這個(gè)版本消除了上面所提到的兩個(gè)問(wèn)題：代碼不再重復(fù)，Error也可以被正確處理了。但是沒(méi)有好的方法來(lái)處理第三個(gè)問(wèn)題，也許***的方法是把close()語(yǔ)句單獨(dú)放在一個(gè)try/catch塊中。
十、常見(jiàn)錯(cuò)誤10#： 增加不必要的catch 塊
一些開(kāi)發(fā)者聽(tīng)到try/catch塊這個(gè)名字后，就會(huì)想當(dāng)然的以為所有的try塊必須要有與之匹配的catch塊。
C++程序員尤其是會(huì)這樣想，因?yàn)樵贑++中不存在finally塊的概念，而且try塊存在的唯一理由只不過(guò)是為了與catch塊相配對(duì)。
增加不必要的catch塊的代碼就象下面的樣子，捕獲到的異常又立即被拋出：
- try{
- // Nifty code here
- }catch(Exception e){
- throw e;
- }finally{
- // Cleanup code here
- }
不必要的catch塊被刪除后，上面的代碼就縮短為：
- try{
- // Nifty code here
- }finally{
- // Cleanup code here
- }
常見(jiàn)錯(cuò)誤11#；沒(méi)有正確實(shí)現(xiàn)equals，hashCode，或者clone 等方法
方法equals，hashCode，和clone 由java.lang.Object提供的缺省實(shí)現(xiàn)是正確的。不幸地是，這些缺省實(shí)現(xiàn)在大部分時(shí)候毫無(wú)用處，因此許多類覆蓋其中的若干個(gè)方法以提供更有用的功能。但是，問(wèn)題又來(lái)了，當(dāng)繼承一個(gè)覆蓋了若干個(gè)這些方法的父類的時(shí)候，子類通常也需要覆蓋這些方法。在進(jìn)行代碼審查時(shí)，應(yīng)該確保如果父類實(shí)現(xiàn)了equals，hashCode，或者clone等方法，那么子類也必須正確。正確的實(shí)現(xiàn)equals，hashCode，和clone需要一些技巧。
小結(jié)
我在代碼審查的時(shí)候至少遇到過(guò)一次這些錯(cuò)誤，我自己也犯過(guò)其中的幾個(gè)錯(cuò)誤。好消息是只要你知道你在找什么錯(cuò)誤，那么代碼審查就很容易管理，錯(cuò)誤也很容易被發(fā)現(xiàn)和修改。即便你找不到時(shí)間來(lái)進(jìn)行正規(guī)的代碼審查，以自審的方式把這些錯(cuò)誤從你的代碼中根除會(huì)大大節(jié)省你的調(diào)試時(shí)間。花時(shí)間在代碼審查上是值得的。
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