为什么在检查数组引用表达式是否为空之前评估 Java 数组索引表达式？答案

【问题标题】：Why is a Java array index expression evaluated before checking if the array reference expression is null?为什么在检查数组引用表达式是否为空之前评估 Java 数组索引表达式？
【发布时间】：2019-08-05 05:54:43
【问题描述】：

根据 JLS，数组访问表达式的运行时求值行为如下：

首先，计算数组引用表达式。如果这评估突然完成，然后数组访问完成突然出于同样的原因，索引表达式不是评估。
否则，将评估索引表达式。如果这评估突然完成，然后数组访问完成突然出于同样的原因。
否则，如果数组的值引用表达式为 null，则抛出 NullPointerException。

所以这段代码会打印：java.lang.NullPointerException, index=2

class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        int index = 1;
        try {
            nada()[index = 2]++;
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e + ", index=" + index);
        }
    }

    static int[] nada() {
        return null;
    }
}

问题是：出于什么原因，我们需要首先评估 index = 2 表达式，而不是在数组引用被评估为 null 时抛出 NullPointerException？或者换句话说 - 为什么顺序是 1,2,3 而不是 1,3,2？

【问题讨论】：

首先你必须初始化一个数组，其次等号的优先级很高，这就是它给定空指针异常的原因。
问为什么 JLS 是这样写的，除非它可能来自 Java 语言的设计者之一，否则不会给你任何好的答案。
他们必须做出选择，而这两种选择都会产生“意想不到的”场景。（即行为方式不是很直观的场景）。所选择的选项似乎更符合 Java 其他部分中表达式评估的工作方式。
... 这又是 Is the array index or the assigned value evaluated first? 的副本
@fantaghirocco 我没有询问java如何评估数组索引表达式，它在问题中有所描述。我只是想知道这种行为背后的原因。

标签： java language-lawyer

【解决方案1】：

一个数组访问表达式有两个子表达式：

数组访问表达式包含两个子表达式，数组引用表达式（左括号之前）和索引表达式（括号内）。

为了对表达式求值，这两个子表达式在数组访问表达式本身之前求值。

计算两个子表达式后

nada()[index = 2]++;

变成

null[2]++;

现在只计算表达式并抛出NullPointerException。

这与 Java 中大多数表达式的求值一致（我能想到的唯一反例是短路运算符，例如 && 和 ||）。

例如，如果您进行以下方法调用：

firstMethod().secondMethod(i = 2);

首先您评估firstMethod() 和i = 2，然后如果firstMethod() 评估为null，则仅在稍后您抛出NullPointerException。

【讨论】：

【解决方案2】：

这是因为在生成的字节码中没有明确的空检查。

nada()[index = 2]++;

被翻译成如下字节码：

// evaluate the array reference expression
  INVOKESTATIC Test3.nada ()[I
// evaluate the index expression
  ICONST_2
  DUP
  ISTORE 1
// access the array
// if the array reference expression was null, the IALOAD operation will throw a null pointer exception
  DUP2
  IALOAD
  ICONST_1
  IADD
  IASTORE

【讨论】：

这是交换因果关系。如果规范说null-tests 必须在索引评估之前发生，则有明确的null 检查。

【解决方案3】：

基本的字节码操作是（对于int[]）

ALOAD array_address
ILOAD index
IALOAD array_element_retrieval

IALOAD 执行空指针检查。实际上代码更复杂一点：

计算数组地址
计算索引
加载

所以答案是：在加载数组地址后，它需要一个额外的检查操作，以预期数组访问。

直接实现的行为。

【讨论】：

【解决方案4】：

该决定可能部分取决于绩效。

为了知道index = 2 不是必需的，我们必须首先评估nada()，然后检查它是否为空。然后我们将根据这个条件的结果进行分支，并决定是否评估数组索引表达式。

每一个完全有效的数组索引表达式都会因一个额外的操作而变慢，只是为了节省代码 - 无论如何都会引发异常的代码 - 避免不必要地评估一个表达式。

这是一种乐观的方法，在大多数情况下效果更好。

【讨论】：