Java语言规范

Java基础技术细节总结 - 语言规范

Java
 

开发莫忘基础，写业务写多了很多基础内容容易忘。这里将寻根溯源，总结Java语言规范和基础类中的一些细节问题。所有关于Java语言规范的细节问题，都可以参考 The Java® Language Specification, Java SE 8 Edition(JLS8) .

本文将不断补充。。

小数化为整数

  • Math.floor(x)返回小于等于x的最接近整数，返回类型为double;
  • Math.round(x)相当于四舍五入，返回值为long或int;
  • Math.ceil(x)返回大于等于x的最接近整数，返回类型为double。

静态块与构造块

静态块：用static申明，JVM加载类时执行，仅执行一次且优先于主函数。
构造块：类中直接用{}定义，每一次创建对象时执行，相当于往构造器最前面加上构造块的内容（很像往每个构造器那里插了内联函数，构造块就相当于内联函数）。

执行顺序优先级：静态块 > 构造块 > 构造方法

有继承关系时，执行顺序通常是：父类静态块=>子类静态块=>父类构造块=>父类构造方法=>子类构造块=>子类构造方法
测试：

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public class test {
public static void main(String[] args) {
new Derived();
}
}
 
class Base {
static {
System.out.println("fucking => Base::static");
}
 
{
System.out.println("fucking => Base::before");
}
 
public Base() {
System.out.println("Base::Base<init>");
}
}
 
class Derived extends Base {
static {
System.out.println("fucking => Derived::static");
}
 
{
System.out.println("fucking => Derived::before");
}
 
public Derived() {
super();
System.out.println("Derived::Derived<init>");
}
}

输出:

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fucking => Base::static
fucking => Derived::static
fucking => Base::before
Base::Base<init>
fucking => Derived::before
Derived::Derived<init>

运算符规则 - 加法规则

代码片段：

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byte b1 = 1, b2 = 2, b3, b6;
final byte b4 = 4, b5 = 6;
b6 = b4 + b5;
b3 = (b1 + b2);
System.out.println(b3 + b6);

结果：第四行编译错误。

表达式的数据类型自动提升, 关于类型的自动提升，注意下面的规则。

  1. 所有的byte,short,char型的值将被提升为int型
  2. 如果有一个操作数是long型，计算结果是long型
  3. 如果有一个操作数是float型，计算结果是float型
  4. 如果有一个操作数是double型，计算结果是double型

而声明为final的变量会被JVM优化，因此第三句在编译时就会优化为b6 = 10，不会出现问题。

float x 与“零值”比较的if语句

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if (fabs(x) < 0.00001f)

float类型的还有double类型的，这些小数类型在趋近于0的时候不会直接等于零，一般都是无限趋近于0。因此不能用==来判断。应该用|x-0| < err来判断，这里|x-0|表示绝对值，err表示限定误差，用程序表示就是fabs(x) < 0.00001f。

关于try和finally

1.首先执行到try里的return，但是有finally语句还要执行，于是先执行return后面的语句，例如（x++），把要返回的值保存到局部变量。
2.执行finally语句的内容，其中有return语句，这时就会忽略try中的return，直接返回。

返回值问题。可以认为try（或者catch）中的return语句的返回值放入线程栈的顶部：如果返回值是基本类型则顶部存放的就是值，如果返回值是引用类型，则顶部存放的是引用。finally中的return语句可以修改引用所对应的对象，无法修改基本类型。但不管是基本类型还是引用类型，都可以被finally返回的“具体值”具体值覆盖。

三目运算符的类型转换问题

三目运算符里的类型必须一致，比如下面的代码：

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int i = 40;
String as_e1 = String.valueOf(i < 50 ? 233 : 666);
String as_e2 = String.valueOf(i < 50 ? 233 : 666.0);
assertEquals(true, as_e1.equals(as_e2));

结果是测试不通过，这里就涉及到三元操作符的转换规则：

  1. 如果两个操作数无法转换，则不进行转换，返回Object对象
  2. 如果两个操作数是正常的类型，那么按照正常情况进行类型转换，比如int => long => float => double
  3. 如果两个操作数都是字面量数字，那么返回范围较大的类型

Java中自增操作符的一些陷阱

观察下面的一段代码：

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public class AutoIncTraps {
 
public static void main(String[] args) {
int count = 0;
for(int i = 0; i < 10; i++) {
count = count++;
}
System.out.println(count);
}
}

这段代码的打印结果是0，也就是说自增在这里并没有什么卵用，这和C++是不一样的。反编译一下看一下字节码（main函数部分）：

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public static main([Ljava/lang/String;)V
L0
LINENUMBER 6 L0
ICONST_0
ISTORE 1
L1
LINENUMBER 7 L1
ICONST_0
ISTORE 2
L2
FRAME APPEND [I I]
ILOAD 2
BIPUSH 10
IF_ICMPGE L3
L4
LINENUMBER 8 L4
ILOAD 1
IINC 1 1
ISTORE 1
L5
LINENUMBER 7 L5
IINC 2 1
GOTO L2
L3
LINENUMBER 10 L3
FRAME CHOP 1
GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;
ILOAD 1
INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (I)V
L6
LINENUMBER 11 L6
RETURN

这里相当于创建了一个局部变量存放count++，但没有返回，因此count相当于没变。看了字节码后可能没感觉，写一下编译器处理后的代码吧：

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public class AutoIncTraps {
public AutoIncTraps() {
}
 
public static void main(String[] args) {
byte count = 0;
 
for(int i = 0; i < 10; ++i) {
int var3 = count + 1;
count = count;
}
 
System.out.println(count);
}
}

总结一下这里count的处理流程：

  1. JVM把count值（其值是0）拷贝到临时变量区。
  2. count值加1，这时候count的值是1。
  3. 返回临时变量区的值，注意这个值是0，没有修改过。
  4. 返回值赋值给count，此时count值被重置成0。

单纯看这一个的字节码比较抽象，来看一下这三句的字节码，比较一下更容易理解：

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count = ++count;
count = count++;
count++;

字节码：

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L4
LINENUMBER 9 L4
IINC 1 1
ILOAD 1
ISTORE 1
L5
LINENUMBER 10 L5
ILOAD 1
IINC 1 1
ISTORE 1
L6
LINENUMBER 11 L6
IINC 1 1

另外，自增操作不是原子操作，在后边总结并发编程的时候会涉及到。

instanceof操作符的注意事项

instanceof操作符左右两边的操作数必须有继承或派生关系，否则不会编译成功。因此，instanceof操作符只能用于对象，不能用于基本类型（不会自动拆包）。

下面是一些典型的例子：

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public class FuckingIOF {
 
@Test
public void test() {
List<Object> list = new ArrayList<>();
list.add("String" instanceof Object);
list.add(new String() instanceof Object);
list.add(new Object() instanceof String);
//list.add('a' instanceof Character); //此句会编译错误
list.add(null instanceof String);
list.add((String)null instanceof String);
list.add(null instanceof Object);
list.add(new Generic<String>().isDataInstance(""));
list.forEach(System.out::println);
}
}
 
class Generic<T> {
public boolean isDataInstance(T t) {
return t instanceof Date;
}
}

运行结果和分析：

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true => String是Object的子类
true => 同上
false => 同上
false => Java语言规范规定null instanceof ? 都是false
false => 同上，无论怎么转换还是null
false => 同上
false => 由于Java泛型在编译时会进行类型擦除，因此这里相当于Object instanceof Date了

诡异的NaN类型

根据 JLS8 4.2.3，对NaN有以下规定：

  • The numerical comparison operators < , <= , > , and >= return false if either or both operands are NaN (§15.20.1).
  • The equality operator == returns false if either operand is NaN.
  • In particular, (x<y) =="!(x">=y) will be false if x or y is NaN.
  • The inequality operator != returns true if either operand is NaN (§15.21.1).
  • In particular, x!=x is true if and only if x is NaN.

注意到Double.NaN == Double.NaN返回false，这其实是遵循了IEEE 754 standard。NaN 代表一个非正常的数（比如除以0得到的数），其定义为：

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/**
* A constant holding a Not-a-Number (NaN) value of type
* {@code double}. It is equivalent to the value returned by
* {@code Double.longBitsToDouble(0x7ff8000000000000L)}.
*/
public static final double NaN = 0.0d / 0.0;

Integer类的静态缓存 && valueOf和parseInt的对比

这个问题是在StackOverflow上看到的。以下三个表达式：

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System.out.println(Integer.valueOf("127") == Integer.valueOf("127"));
System.out.println(Integer.valueOf("128") == Integer.valueOf("128"));
System.out.println(Integer.parseInt("128") == Integer.valueOf("128"));

结果分别是：

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true
false
true

为什么是这样的结果呢？我们看一下valueOf方法的源码：

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public static Integer valueOf(String s) throws NumberFormatException {
return Integer.valueOf(parseInt(s, 10));
}
 
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}

可以看到valueOf方法是在parseInt方法的基础上加了一个读取缓存的过程。我们再看一下IntegerCache类的源码：

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/**
* Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values between
* -128 and 127 (inclusive) as required by JLS.
*
* The cache is initialized on first usage. The size of the cache
* may be controlled by the {@code -XX:AutoBoxCacheMax=<size>} option.
* During VM initialization, java.lang.Integer.IntegerCache.high property
* may be set and saved in the private system properties in the
* sun.misc.VM class.
*/
 
private static class IntegerCache {
static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];
 
static {
// high value may be configured by property
int h = 127;
String integerCacheHighPropValue =
sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
if (integerCacheHighPropValue != null) {
try {
int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
i = Math.max(i, 127);
// Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
} catch( NumberFormatException nfe) {
// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
}
}
high = h;
 
cache = new Integer[(high - low) + 1];
int j = low;
for(int k = 0; k < cache.length; k++)
cache[k] = new Integer(j++);
 
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
assert IntegerCache.high >= 127;
}
 
private IntegerCache() {}
}

原来JVM会缓存一部分的Integer对象（默认范围为-128 - 127），在通过valueOf获取Integer对象时，如果是缓存范围内的就直接返回缓存的Integer对象，否则就会new一个Integer对象。返回的上限可通过JVM的参数-XX:AutoBoxCacheMax=<size>设置，而且不能小于127（参照JLS 5.1.7）。这样我们就可以解释Integer.valueOf("127") == Integer.valueOf("127")为什么是true了，因为它们获取的都是同一个缓存对象，而默认情况下Integer.valueOf("128") == Integer.valueOf("128")等效于new Integer(128) == new Integer(128),结果自然是false。

我们再来看一下parseInt方法的原型，它返回一个原生int值：

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public static int parseInt(String s) throws NumberFormatException

由于一个原生值与一个包装值比较时，包装类型会自动拆包，因此Integer.parseInt("128") == Integer.valueOf("128")就等效于128 == 128，结果自然是true。

本文标题:Java基础技术细节总结 - 语言规范

文章作者:sczyh30

发布时间:2015年09月18日

原始链接:http://www.sczyh30.com/posts/Java/java-basic-summary-01/ 

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