論全世界所有程序員都會犯的錯誤

　　當年，某國際巨星的“龍種”曝光，眾人指責他對不起嬌妻，逼得他出面召開記者會，向世人自白他犯了“全世界所有男人都會犯的錯誤”。從來沒犯過這種錯誤的我，也因此經常認為自己不是個男人。

雖然沒犯過“全世界所有男人都會犯的錯誤”，但是我倒是曾經犯了“全世界所有程序員都會犯的錯誤”。不管使用何種語言，全世界所有程序員都一定犯過這種錯誤，那就是：太依靠編譯器，卻不知道編譯器做了哪些事。
　　
　　一般來說，越高階的程序語言，會提供越多語法上的便利，以方便程序撰寫，這就俗稱為syntactic sugar，我稱其為“語法上的甜頭”。雖說是甜頭，但是假如你未能了解該語法的實質內涵，很可能會未嘗甜頭，卻吃盡苦頭。
　　
　　不久前，我收到一個電子郵件，讀者列出下面的Java程序，向我求救。看過這個程序之後，我確定這又是一個“全世界所有程序員都會犯的錯誤”。
　　
　　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;
　　}
　　}

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　　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);
　　}
　　}

　　

　　執行結果是：
　　
　　obj.counter1==1
　　obj.counter2==0
　　
　　你有沒有被此結果嚇一跳？乍看程序代碼，你很可能會認為counter1和counter2的值一定 會相等，但執行結果顯然不是如此。其實，程序1被編譯後的程序應該等同於下面的程序3 ：
　　

class Singleton
　　{
　　private static Singleton obj;
　　public static int counter1;
　　public static int counter2;
　　static
　　{
　　// 這就是class constrUCtor
　　// 在進入此class constructor之前，class已經被JVM
　　// 配置好內存，所有的static field都會被先設定為0，
　　// 所以此時counter1和counter2都已經是0，
　　且singleton為null
　　obj = new Singleton();
　　// 問題皆由此行程序產生
　　// counter1不會在此被設定為0
　　counter2 = 0;
　　// counter2再被設定一次0（其實是多此一舉）
　　}
　　private Singleton()
　　{
　　// 這是instance constructor
　　counter1++;
　　counter2++;
　　}
　　public static Singleton getInstance()
　　{
　　return obj;
　　}
　　}

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　　這是因為：當class具有static field，且直接在宣告處透過“=...”的方式設定其值時，編譯器會自動將這些敘述依序搬到class constructor內。 同樣地，當class具有instance field，且直接在宣告處透過“=...”的方式設定其值時，編譯器會自動將這些敘述依序搬到instance constructor內。
　　
　　此程序在class constructor內，還未將static field初始化時（這時候，counter1和counter2都是0），就呼叫instance constructor，而instance constructor竟然還會去更動static field的值，使得counter1和counter2都變成1。
　　
　　然後instance constructor執行完，回到class constructor，再把counter2的值設為0（但是counter1維持不變）。最後的結果：counter1等於1，counter2等於0。
　　
　　欲改正程序1，方法有三：
　　
　　方法一：將singleton field的宣告調到counter1與counter2 field之後。
　　
　　這是最好的作法。
　　
　　方法二：將counter2=0的宣告中，“=0”的部分刪除。這種作法只有在希望。
　　
　　方法三：將初始化的動作搬到class constructors內，自行撰寫，而不依靠編譯器產生。這是最保險的作法。
　　
　　如何避免犯下“全世界所有程序員都會犯的錯誤”，我給各位Java程序員的建議是：
　　
　　-熟讀Java Language Specification
　　
　　-在有疑問時，使用J2SDK所提供的javap來反組譯Java Bytecode，直接觀察編譯後的結果。
　　
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