为什么这个数组在Java8中只被计算一次,但是在Java9和Java10中却被计算了两次? | Java Debug 笔记

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问题描述

为什么array[idx++]+="a"在Java8中只增加一次idx,在Java9和Java10却是增加两次呢?

有一个Code Golfer@Kevin Cruijssen在一次挑战中写下了以下的代码:

import java.util.*;
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    int size = 3;
    String[] array = new String[size];
    Arrays.fill(array, "");
    for(int i = 0; i <= 100; ) {
      array[i++%size] += i + " ";
    }
    for(String element: array) {
      System.out.println(element);
    }
  }
}
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当我们将这段代码在Java 8运行时,会得到以下结果:

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100 
2 5 8 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 83 86 89 92 95 98 101 
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 
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当我们将这段代码在Java 10运行时,会得到以下结果:

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 
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编号完全使用Java 10,那么在这里发生了什么?是Java 10中的bug吗?


在评论区中摘抄了一些回答

  • 使用Java 9或更高版本(我们在Java 10中找到它时,会出现此问题。在Java 8上编译此代码,然后在Java 9或任何更高版本中运行,包括Java 11早期访问,给出了预期的结果。

  • 这种代码是非标准的,但根据规范有效。这是由@Kevin Cruijssen一个Golf挑战的讨论中发现,所以会遇到这样的奇怪情况。

  • @DidierL发现这个问题可以用更少且更合理的代码来复现:

class Main {
  public static void main(String[] args) {
    String[] array = { "" };
    array[test()] += "a";
  }
  static int test() {
    System.out.println("evaluated");
    return 0;
  }
}
/****************
在Java 8中编译时结果:
    evaluated
****************
****************
在Java 9和Java 10中编译时结果:
    evaluated
    evaluated
*****************/
复制代码
  • 这个问题看起来像是因为表达式左边的副作用,使得字符串的连接和赋值运算符(+=)被限制了,如array[test()]+="a"array[ix++]+="a"test()[index]+="a",或test().field+="a"。要启用字符串连接,则式子至少要有一边必须具有String类型。尝试在其他类型或构造上重现该问题失败。

唯一高赞回答

这是javac在JDK 9开始出现的错误(JDK 9对字符串连接进行了一些变化,我怀疑这是问题的一部分),如javac团队在错误ID JDK-8204322下的确认

就像array[i++%size] += i + " ";这行代码相应字节码:

  21: aload_2             // load the array reference
  22: iload_3             // load 'i'
  23: iinc          3, 1  // increment 'i' (doesn't affect the loaded value)
  26: iload_1             // load 'size'
  27: irem                // compute the remainder
  28: aload_2
  29: iload_3
  30: iinc          3, 1
  33: iload_1
  34: irem
  35: aaload
  36: iload_3
  37: invokedynamic #5,  0 // makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;I)Ljava/lang/String;
  42: aastore
复制代码

最后一个aaload是来自数组的实际负载,但是21–27这部分大致对应于表达式array[i++%size](减去实际的负载和存储)的两倍。这是不正确的,正如在JLS-15.26.2中规范所说的:

一个复合赋值的表达式E1 op= E2恒等于E1 = (T) ((E1) op (E2)),其中TE1的类型,除非E1是只被计算一次。

因此,对于表达式array[i++%size] += i + " ";array[i++%size]这部分应该只被计算一次,但是它却被计算了两次(一次是被加载,一次是被存储)。

因此,这是一个错误(Bug)。


一些更新:

这个错误在JDK 11 中被修复,并被向后移植到了JDK 10中(JDK-8204873JDK-8204992)。但是在JDK 9 中没有修复,因为它不再接收公开更新

Aleksey Shilev在JBS页面上提到的解决方法:编译-XDstringConcat=inline,将恢复为使用StringBuilder进行连接,并且不会再有错误。

本文翻译自Stack Overflow。这是聆风第一次翻译文章,难免有错漏,欢迎各位大佬在评论区批评指正,谢谢!

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