为什么数组[idx ++] + ="a"在Java 8中增加一次idx,在Java 9和10中增加两次？

Question

对于挑战,一位代码高尔夫球手 编写了以下代码:

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中运行此代码时,我们得到以下结果:

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中运行此代码时,我们得到以下结果:

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 

编号完全取决于使用Java 10.那么这里发生了什么？这是Java 10中的错误吗？

从评论中跟进:

• 使用Java 9或更高版本编译时会出现此问题(我们在Java 10中找到它).在Java 8上编译此代码,然后在Java 9或任何更高版本(包括Java 11早期访问)中运行,可以得到预期的结果.
• 这种代码是非标准的,但根据规范有效.凯文·克鲁伊森(Kevin Cruijssen)在高尔夫挑战赛的讨论中发现了这一点,因此遇到了奇怪的用例.

• Didier L发现可以使用更小,更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;
    }
  }
  

  在Java 8中编译时的结果:

  evaluated
  

  在Java 9和10中编译时的结果:

  evaluated
  evaluated
  

• 这个问题似乎限于字符串连接和赋值运算符(+=与副作用(一个或多个)作为左操作数的表达式),如array[test()]+="a",array[ix++]+="a",test()[index]+="a",或test().field+="a".要启用字符串连接,至少有一个边必须具有类型String.尝试在其他类型或构造上重现此操作失败.

Answer 1

这是javac从JDK 9开始的一个错误(它对字符串连接进行了一些更改,我怀疑这是问题的一部分),正如javac团队在错误ID JDK-8204322下所证实的那样.如果查看该行的相应字节码:

array[i++%size] += i + " ";

它是:

  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

最后一个aaload是数组的实际负载.但是,部分

  21: aload_2             // load the array reference
  22: iload_3             // load 'i'
  23: iinc          3, 1  // increment 'i' (doesn't affect the loaded value)
  26: iload_1             // load 'size'
  27: irem                // compute the remainder

大致对应于表达式array[i++%size](减去实际的负载和存储),在那里有两次.这是不正确的,正如规范在jls-15.26.2中所说:

形式的化合物,赋值表达式E1 op= E2是等效于E1 = (T) ((E1) op (E2)),其中T是的类型E1,不同的是E1只计算一次.

因此,对于表达式array[i++%size] += i + " ";,该部件array[i++%size]应仅被评估一次.但它被评估两次(一次用于加载,一次用于商店).

所以是的,这是一个错误.

一些更新:

该错误在JDK 11中得到修复,并且将有一个JDK 10的后端口(但不是JDK 9,因为它不再接收公共更新).

Aleksey Shipilev在JBS页面上提及(和评论中的@DidierL):

解决方法:使用编译 -XDstringConcat=inline

这将恢复使用StringBuilder连接,并没有错误.