關於 Java 你不知道的 10 件事
作為 Java 書呆子，比起實用技能，我們會對介紹 Java 和 JVM 的概念細節更感興趣。因此我想推薦 Lukas Eder 在 jooq.org 發表的原創作品給大家。
你是從很早開始就一直使用 Java 嗎？那你還記得它的過去嗎？那時，Java 還叫 Oak，OO 還是一個熱門話題，C++ 的 folk 者認為 Java 是不可能火起來，Java 開發的小應用程序 Applets 還受到關註。
我敢打賭，下面我要介紹的這些事，有一半你都不知道。下面讓我們來深入探索 Java 的神秘之處。
1. 沒有檢查異常這種事情
沒錯！JVM 不會知道這些事情，只有 Java 語句知道。
如今大家都認為檢查異常是個錯誤。正如 Bruce Eckel 在布拉格 GeeCON 閉幕時所說，Java 之後再沒別的語言檢查異常，甚至 Java 8 在新的 Stream API 中也不再幹這個事情(如果你的 Lambda 使用 IO 和 JDBC，這其實還是有點痛苦)。
如何證實 JVM 並不清楚檢查異常一事？試試下面的代碼：
public class Test {
// No throws clause here
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;
}
}
這不僅可以編譯通過，它還可以拋出 SQLException。你甚至不需要 Lombok 的 @SneakyThrows 就能辦到。
這篇文章可以看到更詳細的相關內容，或者在 Stack Overflow 上看。
2. 你可以定義僅在返回值有差異的重載函數
這樣的代碼無法編譯，對不？
class Test {
Object x() { return "abc"; }
String x() { return "123"; }
}
對。 Java 語言不允許兩個方法在同一個類中“等效重載”，而忽略其諸如throws自居或返回類型等的潛在的差異。
查看 Class.getMethod(String, Class…) 的 Javadoc。 其中說明如下：
請註意，類中可能有多個匹配方法，因為 Java 語言禁止在一個類聲明具有相同簽名但返回類型不同的多個方法，但 Java 虛擬機並不是如此。虛擬機中增加的靈活性可以用於實現各種語言特征。例如，可以用橋接方法實現協變參返回; 橋接方法和被重寫的方法將具有相同的簽名但擁有不同的返回類型。
哇哦，有道理。實際上下面的代碼暗藏著很多事情：
abstract class Parent<T> {
abstract T x();
}
class Child extends Parent<String> {
@Override
String x() { return "abc"; }
}
來看看為 Child 生成的字節碼：
// Method descriptor #15 ()Ljava/lang/String;
// Stack: 1, Locals: 1
java.lang.String x();
0 ldc </String><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]
其實在字節碼中 T 真的只是 Object。這很好理解。
合成的橋方法實際是由編譯器生成的，因為 Parent.x() 簽名中的返回類型在實際調用的時候正好是 Object。在沒有這種橋方法的情況下引入泛型將無法在二進制下兼容。因此，改變 JVM 來允許這個特性所帶來的痛苦會更小(副作用是允許協變淩駕於一切之上) 很聰明，不是嗎？
你看過語言內部的細節嗎？不妨看看，在這裏會發現更多很有意思的東西。
3. 所有這些都是二維數組！
class Test {
int[][] a() { return new int[0][]; }
int[] b() [] { return new int[0][]; }
int c() [][] { return new int[0][]; }
}
是的，這是真的。即使你的大腦解析器不能立刻理解上面方法的返回類型，但其實他們都是一樣的！類似的還有下面這些代碼片段：
class Test {
int[][] a = {{}};
int[] b[] = {{}};
int c[][] = {{}};
}
你認為這很瘋狂？想象在上面使用 JSR-308 / Java 8 類型註解 。語法的可能性指數激增！
@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 [] = {{}};
}
類型註解。看起來很神秘，其實並不難理解。
或者換句話說:
當我做最近一次提交的時候是在我4周的假期之前。
對你來說，上面的內容在你的實際使用中找到了吧。
4. 條件表達式的特殊情況
可能大多數人會認為：
Object o1 = true ? new Integer(1) : new Double(2.0);
是否等價於：
Object o2;
if (true)
o2 = new Integer(1);
else
o2 = new Double(2.0);
然而，事實並非如此。我們來測試一下就知道了。
System.out.println(o1);
System.out.println(o2);
輸出結果：
1.0
1
由此可見，三目條件運算符會在有需要的情況下，對操作數進行類型提升。註意，是只在有需要時才進行；否則，代碼可能會拋出 NullPointerException 空引用異常：
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);
5. 你還沒搞懂復合賦值運算符
很奇怪嗎？來看看下面這兩行代碼：
i += j; i = i + j;
直觀看來它們等價，是嗎？但可其實它們並不等價！JLS 解釋如下：
E1 op= E2 形式的復合賦值表達式等價於 E1 = (T)((E1) op (E2))，這裏 T 是 E1 的類型，E1 只計算一次。
非常好，我想引用 Peter Lawrey Stack Overflow 上的對這個問題的回答：
使用 *= 或 /= 來進行計算的例子
byte b = 10;
b *= 5.7;
System.out.println(b); // prints 57
或者
byte b = 100;
b /= 2.5;
System.out.println(b); // prints 40
或者
char ch = ‘0‘;
ch *= 1.1;
System.out.println(ch); // prints ‘4‘
或者
char ch = ‘A‘;
ch *= 1.5;
System.out.println(ch); // prints ‘a‘
現在看到它的作用了嗎？我會在應用程序中對字符串進行乘法計算。因為，你懂的…
6. 隨機整數
現在有一個更難的謎題。不要去看答案，看看你能不能自己找到答案。如果運行下面的程序：
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println((Integer) i);
}
… “有時候”，我會得到下面的輸出：
92 221 45 48 236 183 39 193 33 84
這怎麽可能？？
. spoiler… 繼續解答…
好了，答案在這裏 (https://blog.jooq.org/2013/10/17/add-some-entropy-to-your-jvm/)，這必須通過反射重寫 JDK 的 Integer 緩存，然後使用自動裝箱和拆箱。不要在家幹這種事情！或者，我們應該換種方式進行此類操作。
7. GOTO
這是我的最愛之一。Java也有GOTO！輸入下試試……
int goto = 1;
將輸出：
Test.java:44: error: <identifier> expected
int goto = 1;
^
這是因為goto是一個未使用的關鍵字, 僅僅是為了以防萬一……
但這不是最令人興奮的部分。令人興奮的部分是你可以使用 break、continue 和標記塊來實現 goto 功能：
向前跳：
label: {
// do stuff
if (check) break label;
// do more stuff
}
在字節碼中格式如下：
2 iload_1 [check]
3 ifeq 6 // Jumping forward
6 ..
向後跳：
label: do {
// do stuff
if (check) continue label;
// do more stuff
break label;
} while(true);
在字節碼中格式如下:
2 iload_1 [check]
3 ifeq 9
6 goto 2 // Jumping backward
9 ..
8. Java 有類型別名
其它語言 (比如 Ceylon) 中，我們很容易為類型定義別名：
interface People => Set<Person>;
這裏產生了 People 類型，使用它就跟使用 Set<Person> 一樣：
People? p1 = null;
Set</Person><Person>? p2 = p1;
People? p3 = p2;
Java 中我們不能在頂層作用域定義類型別名，但是我們可以在類或方法作用域中幹這個事情。假如我們不喜歡 Integer、Long 等等名稱，而是想用更簡短的 I 和 L，很簡單：
class Test<I extends Integer> {
<L extends Long> void x(I i, L l) {
System.out.println(
i.intValue() + ", " +
l.longValue()
);
}
}
在上面的程序中，Test 類作用域內 Integer 被賦予 I 這樣的 “別名”，類似地，Long 在 x() 方法中被賦予 L 這樣的 “別名”。之後我們可以這樣調用方法：
new Test().x(1, 2L);
這種技術當然不太會受重視。這種情況下，Integer 和 Long 都是 final 類型，也就是說，I 和 L 是事實上的別名(基本上賦值兼容性只需要考慮一種可能性)。如果我們使用非 final 類型 (比如 Object)，那就是一般的泛型。
這些把戲已經玩夠了。現在來看看真正了不起的東西！
9. 某些類型的關系並不確定！
好了，這會很引人註目，先來杯咖啡提提神。思考一下下面兩個類型：
// A helper type. You could also just use List
interface Type<T> {}
class C implements Type<Type <? super C>> {}
class D<P> implements Type<Type <? super D<D<P>>>> {}
現在告訴我，類型 C 和 D 到底是什麽？
它們存在遞歸，是一種類似 java.lang.Enum (但有略微不同)的遞歸方式。看看：
public abstract class Enum<E extends Enum<E>> { ... }
在上面的描述中，enum 實際上只是單純的語法糖：
// This
enum MyEnum {}
// Is really just sugar for this
class MyEnum extends Enum<MyEnum> { ... }
認識到這一點之後我們回過頭來看看前面提到的兩個類型，下面的代碼會編譯成什麽樣？
class Test {
Type< ? super C> c = new C();
Type< ? super D<Byte>> d = new D<Byte>();
}
非常難回答的問題，不過 Ross Tate 已經回答了。這個問題的答案是不可判定的：
C 是 Type<? super C> 的子類?
Step 0) C <?: Type<? super C>
Step 1) Type<Type<? super C>> <?: Type (inheritance)
Step 2) C (checking wildcard ? super C)
Step . . . (cycle forever)
然後：
D 是 Type<? super D<Byte>> 的子類?
Step 0) D<Byte> <?: Type<? super C<Byte>>
Step 1) Type<Type<? super D<D<Byte>>>> <?: Type<? super D<Byte>>
Step 2) D<Byte> <?: Type<? super D<D<Byte>>>
Step 3) Type<Type<? super C<C>>> <?: Type<? super C<C>>
Step 4) D<D<Byte>> <?: Type<? super D<D<Byte>>>
Step . . . (expand forever)
在 Eclipse 中試著編譯一下，它會崩潰！ (不用擔心，我提交了 BUG 報告)
讓這個事情沈下去…
Java 中某些類型的關系是不明確的！
如果你對 Java 這個用法感到奇怪之余也感興趣，就去看看 Ross Tate 寫的 “在 Java 的類型系統中使用通配符” (與 Alan Leung 和 Sorin Lerner 合著)，我們也在討論泛型多態中的相關子類多態性。
10. 類型交集
Java 有一個非常奇怪的特性叫類型交集。你可以申明某個(泛型)類型，而它實際上是兩個類型的交集，比如：
class Test<T extends Serializable & Cloneable> {
}
綁定到 Test 類型實例的泛型類型參數 T 必須實現 Serializable 和 Cloneable。比如，String 就不符合要求，但 Dete 滿足：
// Doesn‘t compile
Test<String> s = null;
// Compiles
Test<Date> d = null;
這個特性已經在 Java 8 中使用。這很有用嗎？幾乎沒用，但是如果你希望某個 Lambda 表達式是這種類型，還真沒別的辦法。假設你的方法有這種瘋狂的類型約束：
<T extends Runnable & Serializable> void execute(T t) {}
你想通過執行它得到一個可以序列化 (Serializable) 的 Runnable 對象。Lambda 和序列化也有點奇怪。
Lambda 可以序列經：
如果 Lambda 的目標類型和參數類型都可以序列化，那麽你可以序列化這個 Lambda
但是即使是這樣，他們都不能自動實現 Serializable 標記接口。你必須強制轉換類型。但是當你只扔給 Serializable 時…
execute((Serializable) (() -> {}));
… 那麽 lambda 將不再是 Runnable 的。
因此要把它轉換為兩種類型：
execute((Runnable & Serializable) (() -> {}));
結論
一句話總結這篇文章就是：
Java 恰好是一種看起來神秘的語言，其實不然。
歡迎加入學習交流群569772982，大家一起學習交流。
關於 Java 你不知道的 10 件事