Perché array [idx ++] + = “a” aumenta idx una volta in Java 8 ma due volte in Java 9 e 10?

Per una sfida, un collega golfista ha scritto il seguente codice :

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);
    }
  }
}

Quando si esegue questo codice in Java 8, si ottiene il seguente risultato:

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 

Quando eseguiamo questo codice in Java 10, otteniamo il seguente risultato:

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 

La numerazione è completamente disattivata utilizzando Java 10. Quindi cosa sta succedendo qui? È un bug in Java 10?

Seguiti dai commenti:

• Il problema appare quando compilato con Java 9 o versioni successive (lo abbiamo trovato in Java 10). Compilando questo codice su Java 8, quindi eseguendolo in Java 9 o versioni successive, incluso l'accesso anticipato a Java 11, si ottiene il risultato atteso.
• Questo tipo di codice non è standard, ma è valido secondo le specifiche. È stato trovato da Kevin Cruijssen in una discussione in una sfida di golf , da cui lo strano caso d'uso riscontrato.

• Didier L ha scoperto che il problema può essere riprodotto con un codice molto più piccolo e comprensibile:

  class Main {
    public static void main(String[] args) {
      String[] array = { "" };
      array[test()] += "a";
    }
    static int test() {
      System.out.println("evaluated");
      return 0;
    }
  }
  

  Risultato quando compilato in Java 8:

  evaluated

  Risultato quando compilato in Java 9 e 10:

  evaluated
  evaluated
  

• Il problema sembra essere limitato alla concatenazione di stringhe e assegnazione ( +=) con un'espressione con effetti collaterali (s) come operando sinistro, come in array[test()]+="a", array[ix++]+="a", test()[index]+="a"o test().field+="a". Per abilitare la concatenazione di stringhe, almeno uno dei lati deve avere il tipo String. Tentativo di riprodurre questo su altri tipi o costrutti non riuscito.

Questo è un bug a javacpartire da JDK 9 (che ha apportato alcune modifiche alla concatenazione di stringhe, che sospetto sia parte del problema), come confermato dal javacteam con l'ID bug JDK-8204322 . Se guardi il bytecode corrispondente per la linea:

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

È:

  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

Dove l'ultimo aaloadè il carico effettivo dall'array. Tuttavia, la parte

  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

Che corrisponde approssimativamente all'espressione array[i++%size](meno il carico effettivo e il negozio), è presente due volte. Questo non è corretto, come dice la specifica in jls-15.26.2 :

Un'espressione di assegnazione composta del modulo E1 op= E2è equivalente a E1 = (T) ((E1) op (E2)), dov'è Til tipo di E1, tranne che E1viene valutata una sola volta.

Quindi, per l'espressione array[i++%size] += i + " ";, la parte array[i++%size]deve essere valutata una sola volta. Ma viene valutato due volte (una volta per il carico e una volta per il negozio).

Quindi sì, questo è un bug.

Alcuni aggiornamenti:

Il bug è stato corretto in JDK 11 e ci sarà un back-port su JDK 10 (ma non su JDK 9, poiché non riceve più aggiornamenti pubblici ).

Aleksey Shipilev menziona la pagina JBS (e @DidierL nei commenti qui):

Soluzione alternativa: compilare con -XDstringConcat=inline

Questo tornerà a usare StringBuilderper fare la concatenazione e non ha il bug.