Java 表达式之谜:为什么 index 增加了两次?

Code Golf中的一位挑战者在比赛中写了下面这段代码:(译注:Code Golf是一个编程挑战比赛,提交的代码越短越好)


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);
   }
 }
}

在Java 8中运行代码,得到结果如下:


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

在Java 10中运行代码,得到结果如下:


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

在Java 10中编号似乎完全失效了。这中间发生了什么?这是Java 10的bug吗?

来自评论区的讨论:

用Java 9或更高版本编译会出现问题(我们在Java 10中找到了问题)。在Java 8上编译这段代码,然后在Java 9或更高版本(包括Java 11 EA)中运行,可以得到预期结果。

虽然这种代码不标准,但符合Java规范。Kevin Cruijssen在一个Code Golf挑战中发现了这个问题,看起来结果很奇怪。

Didier L发现可以用更短、更容易理解的代码重现该问题:


class Main {

  public static void main (String[] args) {
   String[] array = { "" };
    array[test()] += "a";
 }
  static int test () {
   System.out.println( "evaluated");
    return 0;
 }
}

用Java 8编译,运行结果:

evaluated

用Java 9和10编译,运行结果

evaluated

evaluated

问题似乎与字符串连接操作和赋值运算符( += )有关,当作为左操作符时会出现副作用,例如 array[test()]+="a" array[ix++]+="a" test()[index]+="a" test().field+="a" 。字符串连接要求至少有一边的对象类型为String。其他类型或结构无法复现该错误。

答案

这是JDK 9开始引入的一个javac bug(疑似在字符串拼接过程中进行了修改),已由javac团队确认,bug id  JDK-8204322。查看该行对应的字节码:

array[i++%size] += i + " ";

字节码:


  21: aload_2

  22: iload_3
  23: iinc           3, 1
  26: iload_1
  27: irem
  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

最后的 aaload 从数组中实际加载数据。但是,下面这段


  21

: aload_2             
// load 数组引用



 
22 : iload_3             // load 'i' function(){   //外汇跟单www.gendan5.com   23 : iinc           3 , 1   // 'i' 加1  (不影响已加载的数组值)
 
26 : iload_1             // load 'size'
 
27 : irem                 // 计算余数

基本上能与 array[i++%size] 表达式对应(去掉实际的load和store),问题是这里出现了两次。 按照jls-15.26.2规范中的描述,这是不正确的:

复合表达式 E1 op= E2 E1 = (T) ((E1) op (E2)) 等价,其中T的类型是E1, 除了E1应该只执行一次。

因此,表达式 array[i++%size] += i + " "; array[i++%size] 应该只计算一次。 但是这里会计算两次(load一次,store一次)。

可以确认,这是一个bug。

更新:

该bug已在JDK 11中修复,并且对应更新到JDK 10(但JDK 9不会修复,因为它不再进行public updates)。

Aleksey ShipilevJBS 页面上提到(@DidierL在此进行了评论):

解决方法 :使用 -XDstringConcat=inline 编译。

这样会使用 StringBuilder 进行字符串连接,不会出现该bug。


请使用浏览器的分享功能分享到微信等