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程序员必知:Java代码常见的十种错误

  【IT168 技术】每一个程序员在编写代码的过程中都免不了出现错误或是小的失误,这些小的错误和失误往往使得程序员还得返工。那么,如何才能尽量避免这些错误的发生呢?笔者总结只有在日常的编写代码中总结出经验,在这篇文章中,笔者列出了10个Java编程中常见的错误,你可以把这些错误添加到你的代码审查的检查列表中,这样在经过代码审查后,你可以确信你的代码中不再存在这类错误了。

  一、常见错误1:多次拷贝字符串

  测试所不能发现的一个错误是生成不可变(immutable)对象的多份拷贝。不可变对象是不可改变的,因此不需要拷贝它。最常用的不可变对象是String。

  如果你必须改变一个String对象的内容,你应该使用StringBuffer。下面的代码会正常工作:

  String s = new String ("Text here");

   但是,这段代码性能差,而且没有必要这么复杂。你还可以用以下的方式来重写上面的代码:

  String temp = "Text here";
  String s
= new String (temp);

   但是这段代码包含额外的String,并非完全必要。更好的代码为:

  String s = "Text here";

   二、常见错误2:没有克隆(clone)返回的对象

  封装(encapsulation)是面向对象编程的重要概念。不幸的是,Java为不小心打破封装提供了方便——Java允许返回私有数据的引用(reference)。下面的代码揭示了这一点:

  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类保证了它所存储的height和width值永远非负数,试图使用setValues()方法来设置负值会触发异常。不幸的是,由于getValues()返回d的引用,而不是d的拷贝,你可以编写如下的破坏性代码:

  Example ex = new Example();
  Dimension d
= ex.getValues();
  d.height
= -5;
  d.width
= -10;

   现在,Example对象拥有负值了!如果getValues() 的调用者永远也不设置返回的Dimension对象的width 和height值,那么仅凭测试是不可能检测到这类的错误。

  不幸的是,随着时间的推移,客户代码可能会改变返回的Dimension对象的值,这个时候,追寻错误的根源是件枯燥且费时的事情,尤其是在多线程环境中。

  更好的方式是让getValues()返回拷贝:

  public synchronized Dimension getValues(){
  
return new Dimension (d.x, d.y);
  }

   现在,Example对象的内部状态就安全了。调用者可以根据需要改变它所得到的拷贝的状态,但是要修改Example对象的内部状态,必须通过setValues()才可以。

  三、常见错误3:不必要的克隆

  我们现在知道了get方法应该返回内部数据对象的拷贝,而不是引用。但是,事情没有绝对:

  /*** 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());
  }

  }

   这段代码是安全的,但是就象在错误1#那样,又作了多余的工作。Integer对象,就象String对象那样,一旦被创建就是不可变的。因此,返回内部Integer对象,而不是它的拷贝,也是安全的。

  方法getValue()应该被写为:

  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变对象。JDK 所提供的若干不可变类包括:

  ·Boolean
  ·Byte
  ·Character
  ·Class
  ·Double
  ·Float
  ·Integer
  ·Long
  ·Short
  ·String
  ·大部分的Exception的子类

  四、常见错误4:自编代码来拷贝数组

  Java允许你克隆数组,但是开发者通常会错误地编写如下的代码,问题在于如下的循环用三行做的事情,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[i]
= data[i];
  }

  }

   这段代码是正确的,但却不必要地复杂。saveCopy()的一个更好的实现是:

  void saveCopy (int[] data){
  
try{
  copy
= (int[])data.clone();
  }
catch (CloneNotSupportedException e){
  
// Can’t get here.
  }

  }

   如果你经常克隆数组,编写如下的一个工具方法会是个好主意:

  static int[] cloneArray (int[] data){
  
try{
  
return(int[])data.clone();
  }
catch(CloneNotSupportedException e){
  
// Can’t get here.
  }

  }

   这样的话,我们的saveCopy看起来就更简洁了:

  void saveCopy (int[] data){
  copy
= cloneArray ( data);
  }

   五、常见错误5:拷贝错误的数据

  有时候程序员知道必须返回一个拷贝,但是却不小心拷贝了错误的数据。由于仅仅做了部分的数据拷贝工作,下面的代码与程序员的意图有偏差:

  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();
  }

  }

   这儿的问题在于getValues()方法仅仅克隆了数组,而没有克隆数组中包含的Dimension对象,因此,虽然调用者无法改变内部的数组使其元素指向不同的Dimension对象,但是调用者却可以改变内部的数组元素(也就是Dimension对象)的内容。方法getValues()的更好版本为:

  public synchronized Dimension[] getValues() throws CloneNotSupportedException{
  Dimension[] copy
= (Dimension[])d.clone();
  
for (int i = 0; i
  
// NOTE: Dimension isn’t cloneable.
  if (d != null)
  copy[i]
= new Dimension (d[i].height, d[i].width);
  }

  
return copy;
  }

   在克隆原子类型数据的多维数组的时候,也会犯类似的错误。原子类型包括int,float等。简单的克隆int型的一维数组是正确的,如下所示:

  public void store (int[] data) throws CloneNotSupportedException{
  
this.data = (int[])data.clone();
  
// OK
  }

   拷贝int型的二维数组更复杂些。Java没有int型的二维数组,因此一个int型的二维数组实际上是一个这样的一维数组:它的类型为int[]。简单的克隆int[][]型的数组会犯与上面例子中getValues()方法第一版本同样的错误,因此应该避免这么做。下面的例子演示了在克隆int型二维数组时错误的和正确的做法:

  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
  
if (data != null)
  
this.data[i] = (int[])data[i].clone();
  }

  }

   六、常见错误6:检查new 操作的结果是否为null

  Java编程新手有时候会检查new操作的结果是否为null。可能的检查代码为:

  Integer i = new Integer (400);
  
if (i == null)
  
throw new NullPointerException();

   检查当然没什么错误,但却不必要,if和throw这两行代码完全是浪费,他们的唯一功用是让整个程序更臃肿,运行更慢。

  C/C++程序员在开始写java程序的时候常常会这么做,这是由于检查C中malloc()的返回结果是必要的,不这样做就可能产生错误。检查C++中new操作的结果可能是一个好的编程行为,这依赖于异常是否被使能(许多编译器允许异常被禁止,在这种情况下new操作失败就会返回null)。在java 中,new 操作不允许返回null,如果真的返回null,很可能是虚拟机崩溃了,这时候即便检查返回结果也无济于事。

  七、常见错误7:用== 替代.equals

  在Java中,有两种方式检查两个数据是否相等:通过使用==操作符,或者使用所有对象都实现的.equals方法。原子类型(int, flosat, char 等)不是对象,因此他们只能使用==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");

   对象更复杂些,==操作符检查两个引用是否指向同一个对象,而equals方法则实现更专门的相等性检查。

  更显得混乱的是由java.lang.Object 所提供的缺省的equals方法的实现使用==来简单的判断被比较的两个对象是否为同一个。

  许多类覆盖了缺省的equals方法以便更有用些,比如String类,它的equals方法检查两个String对象是否包含同样的字符串,而Integer的equals方法检查所包含的int值是否相等。

  大部分时候,在检查两个对象是否相等的时候你应该使用equals方法,而对于原子类型的数据,你用该使用==操作符。

  八、常见错误8:混淆原子操作和非原子操作

  Java保证读和写32位数或者更小的值是原子操作,也就是说可以在一步完成,因而不可能被打断,因此这样的读和写不需要同步。以下的代码是线程安全(thread safe)的:

  public class Example{
  
private int value; // More code here...
  public void set (int x){
  
// NOTE: No synchronized keyword
  this.value = x;
  }

  }

   不过,这个保证仅限于读和写,下面的代码不是线程安全的:

  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;
  }

   在测试的时候,你可能不会捕获到这个错误。首先,测试与线程有关的错误是很难的,而且很耗时间。其次,在有些机器上,这些代码可能会被翻译成一条指令,因此工作正常,只有当在其它的虚拟机上测试的时候这个错误才可能显现。因此最好在开始的时候就正确地同步代码:

  public synchronized void increment (){
  
++this.value;
  }

   九、常见错误9:在catch 块中作清除工作

  一段在catch块中作清除工作的代码如下所示:

  OutputStream os = null;
  
try{
  os
= new OutputStream ();
  
// Do something with os here.
  os.close();
  }
catch (Exception e){
  
if (os != null)
  os.close();
  }

   尽管这段代码在几个方面都是有问题的,但是在测试中很容易漏掉这个错误。下面列出了这段代码所存在的三个问题:

  1.语句os.close()在两处出现,多此一举,而且会带来维护方面的麻烦。

  2.上面的代码仅仅处理了Exception,而没有涉及到Error。但是当try块运行出现了Error,流也应该被关闭。

  3.close()可能会抛出异常。

  上面代码的一个更优版本为:

  OutputStream os = null;
  
try{
  os
= new OutputStream ();
  
// Do something with os here.
  }
finally{
  
if (os != null)
  os.close();
  }

   这个版本消除了上面所提到的两个问题:代码不再重复,Error也可以被正确处理了。但是没有好的方法来处理第三个问题,也许最好的方法是把close()语句单独放在一个try/catch块中。

  十、常见错误10: 增加不必要的catch 块

  一些开发者听到try/catch块这个名字后,就会想当然的以为所有的try块必须要有与之匹配的catch块。

  C++程序员尤其是会这样想,因为在C++中不存在finally块的概念,而且try块存在的唯一理由只不过是为了与catch块相配对。

  增加不必要的catch块的代码就象下面的样子,捕获到的异常又立即被抛出:

  try{
  
// Nifty code here
  }
catch(Exception e){
  
throw e;
  }
finally{
  
// Cleanup code here
  }

   不必要的catch块被删除后,上面的代码就缩短为:

  try{
  
// Nifty code here
  }
finally{
  
// Cleanup code here
  }
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