Java中如何使用“final”关键字进行向下转型

Question

Java中如何使用“final”关键字进行向下转型

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请考虑：

class UnderstandingConversion {
    public static void main(String[] args) {

        int a=10, b=20;

        byte c = (a>b) ? 40 : 50;

        System.out.println(c);
        // output : lossy conversion error
    }
}

这段代码出现了“丢失精度转换”的错误，我理解了。但是，如果我在代码中使用如下所示的final关键字，则可以正常工作。

class UnderstandingConversion {
    public static void main(String[] args) {

        final int a=10, b=20;

        byte c = (a>b)? 40 : 50;

        System.out.println(c);
        // Output: 50

    }
}

final 在这里是如何起作用的？向下转型是如何进行的？

- Yash Deole

5

假定“最终值”能够为编译器提供足够的信息，以推断出转换实际上是正确的。 - kutschkem

4

将具有常量值的最终变量称为常量表达式，这使得整个三元表达式成为常量表达式。如果常量值在字节范围内，则int类型的常量表达式可以赋值给byte类型的变量。 - Erwin Bolwidt

4

final关键字可以使编译器确信变量a和b的值不会发生改变。因此，编译器知道(a>b)? 40 : 50;将始终为(10>20)? 40 : 50;，这等同于(false)? 40 : 50;，进而相当于50。因此，当您使用final关键字时，编译器将节省我们在每次调用main方法时评估(10>20)? 40 : 50;的时间，并将其替换为结果50（因为它永远不会改变）。这意味着您最终得到的是byte c = (a>b)? 40 : 50;（我没有时间查找规范并引用它，因此不想将其发布为答案）。 - Pshemo

2

非最终版本被视为 (condition) ? someInt : someInt，这导致编译器看到 byte c = (a>b)? 40 : 50; 是 byte c = someInt;，这就是为什么会出现错误的原因。其中一个解决方案可以将其中一个结果强制转换为 byte，例如 byte c = (a>b) ? 40 : (byte)50;，这将强制另一个结果也被视为 byte（需要在规范中找到它）。 - Pshemo

1

@MatteoNNZ 是的，编译器在这里可能会更聪明一些，但显然没有太多收益（这种情况可能太少了），因此没有必要为这种情况进行改进。关于“..为什么将40或50转换为字节（如您所示）会使其再次工作？”因为编译器必须确保两个结果是相同类型的，在这种情况下，它不会将byte扩展为int，而是设计为缩小类型。因此，byte c = (a>b) ? (byte)40 : 50;强制将50（即int）视为byte（将int缩小为byte，因为另一个值是byte）。 - Pshemo

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3个回答

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编译器能够百分之百确定 a>b 将会得出 false - 因此它只考虑了三目运算符的 else 部分 - 而且编译器知道常量 50 能适配 byte 的范围，所以它在编译时不需要强制转换，而是直接定义为 byte。

要证明编译器只考虑了 else 的值，可以这样做：

    final int a=10, b=20;
    byte c = (a>b) ? 1234 : 50;

这将能够正常编译，但是会这样做

final int a=10, b=20;
byte c = (a>b) ? 50 : 1234;

会产生错误。1234超出了字节范围，但第一个示例中它完全被忽略，所以它是可以的。

我相信有更好专业知识的人可以指出JLS段落，解释这里发生了什么。

观察更新

事实证明，如果我们检查字节码，我们很可能会看到a和b被替换为常量值（也许根本没有分支）。我已经使用调试器对该代码进行了调试，并在条件运算符之前将A值更改为10000，但执行结果仍然为c=50，尽管A>B现在为真。

这是一个有趣的事实，谢谢您提出问题，让我学到了新的东西。

- Antoniossss

1

“编译器知道常量50适合byte范围。”是的，但40也一样，对吧？ - Eric Duminil

当然，但是再次强调，40被忽略了 - 这就是为什么非字节值会通过编译的原因。 - Antoniossss

@EricDuminil 语言设计者可能没有在条件为非常数时检查两个分支的常量表达式。 - xehpuk

@xehpuk 当条件是恒定的时。这是正确的。 - Antoniossss

这应该是被接受的答案！恭喜你提供了一个简单的解释，完全解决了这个问题。 - Panagiotis Bougioukos

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2

如果您反编译使用了final的代码，并仅集中于对a、b和c的赋值，您将得到以下内容：

   L0
    LINENUMBER 4 L0
    BIPUSH 10
    ISTORE 1
   L1
    BIPUSH 20
    ISTORE 2
   L2
    LINENUMBER 5 L2
    BIPUSH 50
    ISTORE 3

因此，可以看到，字节码分配给c的元素是50，这是一个常量字节值。

- Juan Manuel

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可以查看英文原文，
原文链接

- aviad · Accepted Answer

JLS规定了赋值转换的预定义规则。

如果表达式是byte、short、char或int类型的常量表达式（§15.28）:

如果变量的类型是byte、short或char，并且常量表达式的值可以表示为变量的类型，则可以使用缩小原始转换。

常量表达式的定义：

原始类型和字符串类型的字面值

简单名称 (§6.5.6.1)，指代常量变量 (§4.12.4)。

关系运算符 <、<=、> 和 >=（但不包括 instanceof）(§15.20)

§4.12.4 定义了什么是 final 变量。

一个基本类型或字符串类型的变量，如果它是 final 的并且被初始化为编译时常量表达式 (§15.28)，则称为常量变量。