关于Java你可能不知道的10件事

呃,你是不是写Java已经有些年头了?还依稀记得这些吧: 那些年,它还叫做Oak;那些年,OO还是个热门话题;那些年,C++同学们觉得Java是没有出路的;那些年,Applet还风头正劲……

但我打赌下面的这些事中至少有一半你还不知道。这周我们来聊聊这些会让你有些惊讶的Java内部的那些事儿吧。

1. 其实没有受检异常(checked exception

是的!JVM才不知道这类事情,只有Java语言才会知道。

今天,大家都赞同受检异常是个设计失误,一个Java语言中的设计失误。正如 Bruce Eckel 在布拉格的GeeCON会议上演示的总结中说的, Java之后的其它语言都没有再涉及受检异常了,甚至Java 8的新式流APIStreams API)都不再拥抱受检异常 (lambda的方式使用IOJDBC,这个API用起来还是有些痛苦的。)

想证明JVM不理会受检异常?试试下面的这段代码:

public class Test {

    // 方法没有声明throws
    public static void main(String[] args) {
        doThrow(new SQLException());
    }

    static void doThrow(Exception e) {
        Test.<RuntimeException> doThrow0(e);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    static <E extends Exception>
    void doThrow0(Exception e) throws E {
        throw (E) e;
    }
}

不仅可以编译通过,并且也抛出了SQLException,你甚至都不需要用上Lombok@SneakyThrows

更多细节,可以再看看这篇文章,或Stack Overflow上的这个问题

2. 可以有只是返回类型不同的重载方法

下面的代码不能编译,是吧?

class Test {
    Object x() { return "abc"; }
    String x() { return "123"; }
}

是的!Java语言不允许一个类里有2个方法是『重载一致』的,而不会关心这2个方法的throws子句或返回类型实际是不同的。

但是等一下!来看看Class.getMethod(String, Class...)方法的Javadoc

注意,可能在一个类中会有多个匹配的方法,因为尽管Java语言禁止在一个类中多个方法签名相同只是返回类型不同,但是JVM并不禁止。 这让JVM可以更灵活地去实现各种语言特性。比如,可以用桥方法(bridge method)来实现方法的协变返回类型;桥方法和被重载的方法可以有相同的方法签名,但返回类型不同。

嗯,这个说的通。实际上,当写了下面的代码时,就发生了这样的情况:

abstract class Parent<T> {
    abstract T x();
}

class Child extends Parent<String> {
    @Override
    String x() { return "abc"; }
}

查看一下Child类所生成的字节码:

// Method descriptor #15 ()Ljava/lang/String;
// Stack: 1, Locals: 1
java.lang.String x();
  0  ldc <String "abc"> [16]
  2  areturn
    Line numbers:
      [pc: 0, line: 7]
    Local variable table:
      [pc: 0, pc: 3] local: this index: 0 type: Child

// Method descriptor #18 ()Ljava/lang/Object;
// Stack: 1, Locals: 1
bridge synthetic java.lang.Object x();
  0  aload_0 [this]
  1  invokevirtual Child.x() : java.lang.String [19]
  4  areturn
    Line numbers:
      [pc: 0, line: 1]

在字节码中,T实际上就是Object类型。这很好理解。

合成的桥方法实际上是由编译器生成的,因为在一些调用场景下,Parent.x()方法签名的返回类型期望是Object。 添加泛型而不生成这个桥方法,不可能做到二进制兼容。 所以,让JVM允许这个特性,可以愉快解决这个问题(实际上可以允许协变重载的方法包含有副作用的逻辑)。 聪明不?呵呵~

你是不是想要扎入语言规范和内核看看?可以在这里找到更多有意思的细节。

3. 所有这些写法都是二维数组!

class Test {
    int[][] a()  { return new int[0][]; }
    int[] b() [] { return new int[0][]; }
    int c() [][] { return new int[0][]; }
}

是的,这是真的。尽管你的人肉解析器不能马上理解上面这些方法的返回类型,但都是一样的!下面的代码也类似:

class Test {
    int[][] a = {{}};
    int[] b[] = {{}};
    int c[][] = {{}};
}

是不是觉得这个很2B?想象一下在上面的代码中使用JSR-308/Java 8的类型注解。 语法糖的数目要爆炸了吧!

@Target(ElementType.TYPE_USE)
@interface Crazy {}

class Test {
    @Crazy int[][]  a1 = {{}};
    int @Crazy [][] a2 = {{}};
    int[] @Crazy [] a3 = {{}};

    @Crazy int[] b1[]  = {{}};
    int @Crazy [] b2[] = {{}};
    int[] b3 @Crazy [] = {{}};

    @Crazy int c1[][]  = {{}};
    int c2 @Crazy [][] = {{}};
    int c3[] @Crazy [] = {{}};
}

类型注解。这个设计引入的诡异在程度上仅仅被它解决问题的能力超过。

或换句话说:

在我4周休假前的最后一个提交里,我写了这样的代码,然后。。。


译注:然后,亲爱的同事你,就有得火救啦,哼,哼哼,哦哈哈哈哈~】

请找出上面用法合适的使用场景,还是留给你作为一个练习吧。

4. 你没有掌握条件表达式

呃,你认为自己知道什么时候该使用条件表达式?面对现实吧,你还不知道。大部分人会下面的2个代码段是等价的:

Object o1 = true ? new Integer(1) : new Double(2.0);

等同于:

Object o2;

if (true)
    o2 = new Integer(1);
else
    o2 = new Double(2.0);

让你失望了。来做个简单的测试吧:

System.out.println(o1);
System.out.println(o2);

打印结果是:

1.0
1

哦!如果『需要』,条件运算符会做数值类型的类型提升,这个『需要』有非常非常非常强的引号。因为,你觉得下面的程序会抛出NullPointerException吗?

Integer i = new Integer(1);
if (i.equals(1))
    i = null;
Double d = new Double(2.0);
Object o = true ? i : d; // NullPointerException!
System.out.println(o);

关于这一条的更多的信息可以在这里找到。

5. 你没有掌握复合赋值运算符

是不是觉得不服?来看看下面的2行代码:

i += j;
i = i + j;

直觉上认为,2行代码是等价的,对吧?但结果即不是!JLSJava语言规范)指出:

复合赋值运算符表达式 E1 op= E2 等价于 E1 = (T)((E1) op (E2)) 其中TE1的类型,但E1只会被求值一次。

这个做法太漂亮了,请允许我引用Peter LawreyStack Overflow上的回答

使用*=/=作为例子可以方便说明其中的转型问题:

byte b = 10;
b *= 5.7;
System.out.println(b); // prints 57

byte b = 100;
b /= 2.5;
System.out.println(b); // prints 40

char ch = '0';
ch *= 1.1;
System.out.println(ch); // prints '4'

char ch = 'A';
ch *= 1.5;
System.out.println(ch); // prints 'a'

为什么这个真是太有用了?如果我要在代码中,就地对字符做转型和乘法。然后,你懂的……

6. 随机Integer

这条其实是一个迷题,先不要看解答。看看你能不能自己找出解法。运行下面的代码:

for (int i = 0; i < 10; i++) {
  System.out.println((Integer) i);
}

…… 然后要得到类似下面的输出(每次输出是随机结果):

92
221
45
48
236
183
39
193
33
84

这怎么可能?!

.

.

.

.

.

.

. 我要剧透了…… 解答走起……

.

.

.

.

.

.

好吧,解答在这里(http://blog.jooq.org/2013/10/17/add-some-entropy-to-your-jvm/), 和用反射覆盖JDKInteger缓存,然后使用自动打包解包(auto-boxing/auto-unboxing)有关。 同学们请勿模仿!或换句话说,想想会有这样的状况,再说一次:

在我4周休假前的最后一个提交里,我写了这样的代码,然后。。。


译注:然后,亲爱的同事你,就有得火救啦,哼,哼哼,哦哈哈哈哈~】

7. GOTO

这条是我的最爱。Java是有GOTO的!打上这行代码:

int goto = 1;

结果是:

Test.java:44: error: <identifier> expected
    int goto = 1;
        ^

这是因为goto是个还未使用的关键字,保留了为以后可以用……

但这不是我要说的让你兴奋的内容。让你兴奋的是,你是可以用breakcontinue和有标签的代码块来实现goto的:

向前跳:

label: {
  // do stuff
  if (check) break label;
  // do more stuff
}

对应的字节码是:

2  iload_1 [check]
3  ifeq 6          // 向前跳
6  ..

向后跳:

label: do {
  // do stuff
  if (check) continue label;
  // do more stuff
  break label;
} while(true);

对应的字节码是:

2  iload_1 [check]
3  ifeq 9
6  goto 2          // 向后跳
9  ..

8. Java是有类型别名的

在别的语言中(比如,Ceylon), 可以方便地定义类型别名:

interface People => Set<Person>;

这样定义的People可以和Set<Person>互换地使用:

People?      p1 = null;
Set<Person>? p2 = p1;
People?      p3 = p2;

Java中不能在顶级(top level)定义类型别名。但可以在类级别、或方法级别定义。 如果对IntegerLong这样名字不满意,想更短的名字:IL。很简单:

class Test<I extends Integer> {
    <L extends Long> void x(I i, L l) {
        System.out.println(
            i.intValue() + ", " + 
            l.longValue()
        );
    }
}

上面的代码中,在Test类级别中IInteger的『别名』,在x方法级别,LLong的『别名』。可以这样来调用这个方法:

new Test().x(1, 2L);

当然这个用法不严谨。在例子中,IntegerLong都是final类型,结果IL 效果上是个别名 (大部分情况下是。赋值兼容性只是单向的)。如果用非final类型(比如,Object),还是要使用原来的泛型参数类型。

玩够了这些恶心的小把戏。现在要上干货了!

9. 有些类型的关系是不确定的

好,这条会很稀奇古怪,你先来杯咖啡,再集中精神来看。看看下面的2个类型:

// 一个辅助类。也可以直接使用List
interface Type<T> {}

class C implements Type<Type<? super C>> {}
class D<P> implements Type<Type<? super D<D<P>>>> {}

类型CD是啥意思呢?

这2个类型声明中包含了递归,和java.lang.Enum的声明类似 (但有微妙的不同):

public abstract class Enum<E extends Enum<E>> { ... }

有了上面的类型声明,一个实际的enum实现只是语法糖:

// 这样的声明
enum MyEnum {}

// 实际只是下面写法的语法糖:
class MyEnum extends Enum<MyEnum> { ... }

记住上面的这点后,回到我们的2个类型声明上。下面的代码可以编译通过吗?

class Test {
    Type<? super C> c = new C();
    Type<? super D<Byte>> d = new D<Byte>();
}

很难的问题,Ross Tate回答过这个问题。答案实际上是不确定的:

C是Type<? super C>的子类吗?

步骤 0) C <?: Type<? super C>
步骤 1) Type<Type<? super C>> <?: Type (继承)
步骤 2) C (检查通配符 ? super C)
步骤 . . . (进入死循环)

然后:

D是Type<? super D<Byte>>的子类吗?

步骤 0) D<Byte> <?: Type<? super C<Byte>>
步骤 1) Type<Type<? super D<D<Byte>>>> <?: Type<? super D<Byte>>
步骤 2) D<Byte> <?: Type<? super D<D<Byte>>>
步骤 3) List<List<? super C<C>>> <?: List<? super C<C>>
步骤 4) D<D<Byte>> <?: Type<? super D<D<Byte>>>
步骤 . . . (进入永远的展开中)

试着在你的Eclipse中编译上面的代码,会Crash!(别担心,我已经提交了一个Bug。)

我们继续深挖下去……

Java中有些类型的关系是不确定的!

如果你有兴趣知道更多古怪Java行为的细节,可以读一下Ross Tate的论文『驯服Java类型系统的通配符』 (由Ross Tate、Alan LeungSorin Lerner合著),或者也可以看看我们在子类型多态和泛型多态的关联方面的思索。

10. 类型交集(Type intersections

Java有个很古怪的特性叫类型交集。你可以声明一个(泛型)类型,这个类型是2个类型的交集。比如:

class Test<T extends Serializable & Cloneable> {
}

绑定到类Test的实例上的泛型类型参数T必须同时实现SerializableCloneable。比如,String不能做绑定,但Date可以:

// 编译不通过!
Test<String> s = null;

// 编译通过
Test<Date> d = null;

Java 8保留了这个特性,你可以转型成临时的类型交集。这有什么用? 几乎没有一点用,但如果你想强转一个lambda表达式成这样的一个类型,就没有其它的方法了。 假定你在方法上有了这个蛋疼的类型限制:

<T extends Runnable & Serializable> void execute(T t) {}

你想一个Runnable同时也是个Serializable,这样你可能在另外的地方执行它并通过网络发送它。lambda和序列化都有点古怪。

lambda是可以序列化的:

如果lambda表达式的目标类型和它捕获的参数(captured arguments)是可以序列化的,则这个lambda表达式是可序列化的。

但即使满足这个条件,lambda表达式并没有自动实现Serializable这个标记接口(marker interface)。 为了强制成为这个类型,就必须使用转型。但如果只转型成Serializable …

execute((Serializable) (() -> {}));

… 则这个lambda表达式不再是一个Runnable

呃……

So……

同时转型成2个类型:

execute((Runnable & Serializable) (() -> {}));

结论

一般我只对SQL会说这样的话,但是时候用下面的话来结束这篇文章了:

Java中包含的诡异在程度上仅仅被它解决问题的能力超过。

原文链接: Jooq 翻译: ImportNew.com - Jerry Lee
译文链接: http://www.importnew.com/13859.html
[ 转载请保留原文出处、译者和译文链接。]

关于作者: Jerry Lee

花名哲良 PAAS平台@阿里云/分布式服务&服务治理框架dubbo。 博客:oldratlee.com 新浪微博:@oldratlee GitHub: @oldratlee

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6 条评论

  1. 王博 说道:

    经测试,第六个,Java 随机 Integer 在JRE6、7、8 上均顺序输出0~9,没有出现随机数。

    Hot debate. What do you think? Thumb up 4 Thumb down 6

  2. 王博 说道:

    关于第六个随机Integer,原帖http://blog.jooq.org/2013/10/17/add-some-entropy-to-your-jvm/中重写了Integer 的 IntegerCache

    Thumb up 3 Thumb down 2

  3. Jerry Lee 说道:

    @王博 嗯,这个迷题,需要找解法。

    Thumb up 0 Thumb down 0

  4. 徐少男 说道:

    jvm哪个版本的 “不知道”?

    Thumb up 0 Thumb down 0

  5. 关宁 说道:

    随机Integer其实不全是随机的从第128个开始就会变成有序输出

    Thumb up 0 Thumb down 0

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