《Java解惑》系列——02字符谜题——谜题23:不劳而获(java编程中的一些常见陷阱)

2024-08-30 00:38

本文主要是介绍《Java解惑》系列——02字符谜题——谜题23:不劳而获(java编程中的一些常见陷阱),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

知识点:

1、当心栅栏柱错误

2、在使用switch语句是,一定要牢记在每个case语句后加break;

3、在编程的时候,一定要使用惯用法和常见的API,当你偏离这个方向的时候,一定要参考相关的帮助文档;

4、在Java中,一个char不是一个string,它更像一个int。


问题:

下面的程序会打印什么?

import java.util.Random; 
public class Rhymes { 
private static Random rnd = new Random(); 
public static void main(String[] args) { 
StringBuffer word = null; 
switch(rnd.nextInt(2)) { 
case 1:  word = new StringBuffer('P'); 
case 2:  word = new StringBuffer('G'); 
default: word = new StringBuffer('M'); 
} 
word.append('a'); 
word.append('i'); 
word.append('n'); 
System.out.println(word); 
} 
} 
// 期望结果:以相等的概率打印出Pain,Gain 或 Main。
// 实际结果:它总是在打印ain。  

结果是不是出乎大家的意料呢?的确如此。
产生这个结果的原因:

乍一看,这个程序可能会在一次又一次的运行中,以相等的概率打印出Pain,
Gain 或 Main。看起来该程序会根据随机数生成器所选取的值来选择单词的第一
个字母:0选M,1选P,2选G。谜题的题目也许已经给你提供了线索,它实际
上既不会打印Pain,也不会打印Gain。也许更令人吃惊的是,它也不会打印Main,
并且它的行为不会在一次又一次的运行中发生变化,它总是在打印ain。 

有三个 bug凑到一起引发了这种行为。你完全没有发现它们吗?

第一个 bug是:
所选取的随机数使得 switch语句只能到达其三种情况中的两种。
Random.nextInt(int)的规范描述道:“返回一个伪随机的、均等地分布在从0
(包括)到指定的数值(不包括)之间的一个 int 数值”[Java-API]。这意味着
表达式 rnd.nextInt(2)可能的取值只有 0 和 1,Switch语句将永远也到不了 case
2 分支,这表示程序将永远不会打印Gain。nextInt 的参数应该是3而不是 2。  
这是一个相当常见的问题源,被熟知为“栅栏柱错误(fencepost error)”。
这个名字来源于对下面这个问题最常见的但却是错误的答案,如果你要建造一个
100英尺长的栅栏,其栅栏柱间隔为 10英尺,那么你需要多少根栅栏柱呢?11
根或9根都是正确答案,这取决于是否要在栅栏的两端树立栅栏柱,但是 10根
却是错误的。要当心栅栏柱错误,每当你在处理长度、范围或模数的时候,都要
仔细确定其端点是否应该被包括在内,并且要确保你的代码的行为要与其相对
应。 

第二个 bug是:
在不同的情况(case)中没有任何 break语句。不论 switch表达
式为何值,该程序都将执行其相对应的 case 以及所有后续的 case[JLS 14.11]。
因此,尽管每一个 case 都对变量word赋了一个值,但是总是最后一个赋值胜出,
覆盖了前面的赋值。最后一个赋值将总是最后一种情况(default),即 new
StringBuffer{'M'}。这表明该程序将总是打印Main,而从来不打印Pain或Gain。  
在 switch的各种情况中缺少break语句是非常常见的错误。从5.0版本起,javac
提供了-Xlint:fallthrough标志,当你忘记在一个 case 与下一个 case 之间添
加 break语句是,它可以生成警告信息。不要从一个非空的 case向下进入了另
一个 case。这是一种拙劣的风格,因为它并不常用,因此会误导读者。十次中
有九次它都会包含错误。如果 Java 不是模仿C建模的,那么它倒是有可能不需
要 break。对语言设计者的教训是:应该考虑提供一个结构化的 switch语句。
 
最后一个:
也是最微妙的一个 bug是表达式 new StringBuffer('M')可能没有做
哪些你希望它做的事情。你可能对StringBuffer(char)构造器并不熟悉,这很
容易解释:它压根就不存在。StringBuffer 有一个无参数的构造器,一个接受
一个String作为字符串缓冲区初始内容的构造器,以及一个接受一个 int 作为
缓冲区初始容量的构造器。在本例中,编译器会选择接受int 的构造器,通过拓
宽原始类型转换把字符数值'M'转换为一个 int 数值77[JLS 5.1.2]。换句话说,
new StringBuffer('M')返回的是一个具有初始容量77的空的字符串缓冲区。该
程序余下的部分将字符 a、i 和 n添加到了这个空字符串缓冲区中,并打印出该
字符串缓冲区那总是 ain 的内容。  
为了避免这类问题,不管在什么时候,都要尽可能使用熟悉的惯用法和 API。如
果你必须使用不熟悉的 API,那么请仔细阅读其文档。在本例中,程序应该使用
常用的接受一个String的StringBuffer构造器。 




解决方法:

1、解决了以上三个bug之后:

import java.util.Random; 
public class Rhymes1 {    
private static Random rnd = new Random(); 
public static void main(String[] args) { 
StringBuffer word = null; 
switch(rnd.nextInt(3)) { 
case 1:   
word = new StringBuffer("P"); 
break; 
case 2:   
word = new StringBuffer("G"); 
break; 
default: 
word = new StringBuffer("M"); 
break; 
} 
word.append('a'); 
word.append('i'); 
word.append('n'); 
System.out.println(word); 
} 
} 

2、一个比较优雅的版本:

import java.util.Random; 
public class Rhymes2 { 
private static Random rnd = new Random(); 
public static void main(String[] args) { 
System.out.println("PGM".charAt(rnd.nextInt(3)) + "ain"); 
} 
} 

3、一个更加合理的版本:

import java.util.Random; 
public class Rhymes3 { 
public static void main(String[] args) { 
String a[] = {"Main","Pain","Gain"}; 
System.out.println(randomElement(a)); 
} 
private static Random rnd = new Random(); 
private static String randomElement(String[] a){ 
return a[rnd.nextInt(a.length)]; 
}       
} 

总结:

总结一下:首先,要当心栅栏柱错误。其次,牢记在 switch 语句的每一个 case
中都放置一条 break 语句。第三,要使用常用的惯用法和 API,并且当你在离
开老路子的时候,一定要参考相关的文档。第四,一个 char 不是一个 String,
而是更像一个 int。最后,要提防各种诡异的谜题。


这篇关于《Java解惑》系列——02字符谜题——谜题23:不劳而获(java编程中的一些常见陷阱)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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