Java程序员注意——审查Java代码的六种常见错误

Java程序员注意——审查Java代码的六种常见错误
代码审查是消灭Bug最重要的方法之一，这些审查在大多数时候都特别奏效。由于代码审查本身所针对的对象，就是俯瞰整个代码在测试过程中的问题和Bug。并且，代码审查对消除一些特别细节的错误大有裨益，尤其是那些能够容易在阅读代码的时候发现的错误，这些错误往往不容易通过机器上的测试识别出来。本文就常见的Java代码中容易出现的问题提出一些建设性建议，以便您在审查代码的过程中注意到这些常见的细节性错误。

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通常给别人的工作挑错要比找自己的错容易些。别样视角的存在也解释了为什么作者需要编辑，而运动员需要教练的原因。不仅不应当拒绝别人的批评，我们应该欢迎别人来发现并指出我们的编程工作中的不足之处，我们会受益匪浅的。

正规的代码审查(code inspection)是提高代码质量的最强大的技术之一，代码审查—由同事们寻找代码中的错误—所发现的错误与在测试中所发现的错误不同，因此两者的关系是互补的，而非竞争的。

如果审查者能够有意识地寻找特定的错误，而不是靠漫无目的的浏览代码来发现错误，那么代码审查的效果会事半功倍。在这篇文章中，我列出了6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(checklist)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.length; ++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 < copy.length; ++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 < data.length; ++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。

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