为什么当final类变量未初始化时，我的程序没有显示编译时错误？

Question

以下是代码：

public class StaticFinal
{
    private final static int i ;
    public StaticFinal()
    {}
}

我遇到了编译时错误：

StaticFinal.java:7: variable i might not have been initialized
        {}
         ^
1 error

这与JLS8.3.1.2一致，文中表示:

如果未通过类的静态初始化程序（§8.7）定义空白终态（§4.12.4）类变量，则在声明它的类中，它是编译时错误不明确分配（§16.8）。

因此，上述错误已经完全理解。
但现在考虑以下内容:

public class StaticFinal
{
    private final static int i ;
    public StaticFinal()throws InstantiationException
    {
        throw new InstantiationException("Can't instantiate"); // Don't let the constructor to complete.
    }
}

在这里，构造函数从未完成，因为在构造函数的中间抛出了InstantiationException异常。而且这段代码编译通过了！为什么？为什么这段代码没有显示关于final变量i未初始化的编译错误？

编辑： 我使用命令提示符（没有使用任何IDE）使用javac 1.6.0_25对其进行编译。

- Vishal K

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我遇到了一个错误。 - Sotirios Delimanolis

@SotiriosDelimanolis：我在询问第二段代码...而不是第一段。 - Vishal K

@SotiriosDelimanolis 第二段代码可以编译。http://ideone.com/p4RS5e - Matt Ball

@RohitJain：我这边肯定可以编译，而且我肯定使用了类变量..完全相同的代码..尝试使用JDK javac进行编译。 - Vishal K

@RohitJain 我已经证明了第二个例子可以编译。http://ideone.com/p4RS5e - Matt Ball

Answer 1

有趣的是，无论字段是否标记为static，代码都将编译 - 在IntelliJ中，它会在使用静态字段时抱怨（但编译），而在使用非静态字段时则不会说一句话。

你是正确的，JLS §8.1.3.2 对[静态]最终字段有特定的规定。然而，在这里扮演重要角色的还有其他一些关于最终字段的规则，来自于Java语言规范§4.12.4 - 它们指定了final字段的编译语义。

但在我们深入探讨这个问题之前，我们需要确定当我们看到throws时会发生什么 - 这是由§14.18给出的，重点在我身上：

一个throw语句会导致异常（§11）被抛出。结果是立即转移控制（§11.3），直到找到捕获抛出值的try语句（§14.20），可能退出多个语句和多个构造函数、实例初始化程序、静态初始化程序和字段初始化程序的评估以及方法调用。如果没有找到这样的try语句，则执行执行throw的线程（§17）在属于该线程的线程组的uncaughtException方法调用之后终止（§11.3）。

通俗地说，在运行时，如果我们遇到throws语句，它可以中断构造函数的执行（正式地说，“突然完成”），导致对象未被构造或以不完整的状态构造。这可能是一个安全漏洞，取决于平台和构造函数的部分完整性。

JVM期望的是：根据§4.5，一个被设置了ACC_FINAL的字段在对象构造之后就不再被赋值。因此，我们在运行时期望这种行为，但在编译时并非如此。如果该字段带有static，IntelliJ会引发轻微的麻烦，否则不会。首先，回到throws - 只有当以下三个条件中的一个未满足时，才会出现编译时错误。

• 被抛出的表达式未经检查或为空，
• 您尝试使用正确类型捕获异常，或者
• 被抛出的表达式实际上是可以被抛出的，根据§8.4.6和§8.8.5。

因此，编译带有throws的构造函数是合法的。恰好在运行时，它总是会突然终止。

如果一个throw语句包含在构造函数声明中，但它的值没有被某个包含它的try语句捕获，那么调用构造函数的类实例创建表达式将因为throw而突然终止（§15.9.4）。

现在，到了那个空白的final字段。它们有一个奇怪的特点 - 它们的赋值只在构造函数结束后才有意义，强调他们。

空白的final实例变量必须在它所在的类的每个构造函数（§8.8）的末尾明确定义（§16.9）；否则会发生编译时错误。

如果我们永远无法到达构造函数的结尾，会发生什么？

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第一个程序：正常实例化一个static final字段，反编译：

// class version 51.0 (51)
// access flags 0x21
public class com/stackoverflow/sandbox/DecompileThis {

    // compiled from: DecompileThis.java

    // access flags 0x1A
    private final static I i = 10

    // access flags 0x1
    public <init>()V
            L0
    LINENUMBER 7 L0
    ALOAD 0
    INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V
            L1
    LINENUMBER 9 L1
            RETURN // <- Pay close attention here.
    L2
    LOCALVARIABLE this Lcom/stackoverflow/sandbox/DecompileThis; L0 L2 0
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 1
}

请注意，我们在成功调用<init>后实际上调用了RETURN指令。这是有意义的，也是完全合法的。

第二个程序：在构造函数中抛出异常并使用空的static final字段，反编译结果如下：

// class version 51.0 (51)
// access flags 0x21
public class com/stackoverflow/sandbox/DecompileThis {

  // compiled from: DecompileThis.java

  // access flags 0x1A
  private final static I i

  // access flags 0x1
  public <init>()V throws java/lang/InstantiationException 
   L0
    LINENUMBER 7 L0
    ALOAD 0
    INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V
   L1
    LINENUMBER 8 L1
    NEW java/lang/InstantiationException
    DUP
    LDC "Nothin' doin'."
    INVOKESPECIAL java/lang/InstantiationException.<init> (Ljava/lang/String;)V
    ATHROW // <-- Eeek, where'd my RETURN instruction go?!
   L2
    LOCALVARIABLE this Lcom/stackoverflow/sandbox/DecompileThis; L0 L2 0
    MAXSTACK = 3
    MAXLOCALS = 1
}

ATHROW的规则表明引用被弹出，如果有异常处理程序存在，那个会包含处理异常指令的地址。否则，它将从堆栈中移除。

我们从未显式地 return，因此暗示我们从未完成对象的构造。因此，可以认为该对象处于一个奇怪的半初始化状态，同时遵守编译时规则——也就是说，所有语句都是可达的。

对于静态字段而言，由于它不被视为实例变量，而是类变量，这种调用似乎是错误的。可能值得提交一个错误报告。

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回想一下，从上下文来看这是有道理的，因为在Java中以下声明是合法的，而方法体与构造函数体是相似的：

public boolean trueOrDie(int val) {
    if(val > 0) {
        return true;
    } else {
        throw new IllegalStateException("Non-natural number!?");
    }
}

- Makoto

Answer 2

我理解在这里我们都是开发人员，因此我相信我们不会在我们当中找到真正的答案...这件事与编译器内部有关...我认为这是一个错误，或者至少是一种不希望的行为。

除了Eclipse具有某种增量编译器（因此能够立即检测出问题），命令行javac执行一次性编译。现在，第一个代码片段

public class StaticFinal {
    private final static int i ;
}

这基本上与拥有一个空构造函数（如第一个示例中）相同，会引发编译时错误，这是可以接受的，因为它遵守了规范。

在第二个代码片段中，我认为编译器存在错误；它似乎根据构造函数的操作做出一些决策。如果您尝试编译此代码，则这更加明显。

public class StaticFinal
{
    private final static int i ;

    public StaticFinal() 
    {
        throw new RuntimeException("Can't instantiate"); 
    }
}

这比您的示例更奇怪，因为未经检查的异常在方法签名中未声明，并且只有在运行时才会被发现（至少在阅读本帖子之前是这样认为的）。

观察行为，我可以说（但根据规范是错误的），对于静态final变量，编译器尝试查看它们是否明确初始化或在静态初始化块中初始化，但由于某种奇怪的原因，它也在构造函数中寻找一些内容：

- 如果它们在构造函数中初始化，则编译器将生成一个错误（您不能在那里为最终静态变量分配值） - 如果构造函数为空，则编译器将生成一个错误（如果编译第一个示例，即具有显式零参数构造函数的示例，则编译器会中断，指示构造函数的关闭括号为错误行）。 - 如果类无法实例化，因为构造函数不完整并抛出异常（例如，如果您写System.exit(1)而不是抛出异常...它将无法编译！），则默认值将分配给静态变量！

- Andrea

Answer 3

在添加了一个main方法以使代码打印i后，代码打印出值0。这意味着Java编译器会自动将i初始化为0。我用IntelliJ编写它，并且必须禁用代码检查才能构建代码。否则，它不会让我继续，而是会在抛出异常之前给出与你之前遇到的相同错误。

JAVA代码：未初始化

public class StaticFinal {
    private final static int i;
    public StaticFinal(){
        throw new InstantiationError("Can't instantiate!");
    }

    public static void main(String args[]) {
        System.out.print(i);
    }

}

已反编译

完全一致

JAVA代码：已初始化

public class StaticFinal {
    private final static int i = 0;
    public StaticFinal(){
        throw new InstantiationError("Can't instantiate!");
    }

    public static void main(String args[]) {
        System.out.print(StaticFinal.i);
    }

}

反编译

public class StaticFinal
{

    public StaticFinal()
    {
        throw new InstantiationError("Can't instantiate!");
    }

    public static void main(String args[])
    {
        System.out.print(0);
    }

    private static final int i = 0;
}

反编译代码后发现情况并非如此。因为反编译的代码和原始代码完全相同。唯一的可能性是初始化是通过Java虚拟机完成的。我最近做出的更改足以证明这一点。

必须说你很棒，能够发现这个问题。

相关问题： 在这里

- AmirHd

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Java编译器为什么允许这个？ - Vishal K

在这种特定情况下，发生了以下情况，正如我所说，这是一个错误。当您指定变量为final时，它必须被初始化，如果没有初始化，则会导致编译错误。事实上，这种情况并未发生，这是编译器的错误。为确保这一点，您可以将.class文件反编译为Java代码。 - AmirHd

它证明了Java编译器正在初始化i，而应该让你自己来完成。它还回答了你的问题“为什么Java编译器允许这样做？”：因为它有一个错误。这个错误是它代表你初始化了一个静态final值，而它不应该这样做。如果情况是这样的话，你很棒能够发现这个问题，兄弟。 - AmirHd

我刚刚使用了跨平台的jad，而dj-java则是基于Windows的。但奇怪的是，代码似乎与我创建的初始Java代码完全相同。这可能意味着初始化是由虚拟机完成的。真的很感谢你发现了这个问题。 - AmirHd

让我们在聊天中继续这个讨论。点击此处进入聊天室。 - AmirHd

Answer 4

我认为这是因为当你添加 Throws 关键字时，你实际上在处理错误，所以编译器会说：「哦，嗯，他可能知道自己在做什么」。毕竟，它还是会出现运行时错误。

- Marconius