Java 开发者必看！避开十大致命陷阱的实战指南

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前言

本次巧手打字通课堂将和您一起聊一聊，java 程序员日常开发过程中最容易踩坑的 10 大致命陷阱。

1 资源泄漏风险

在 Java 中，对文件或任何需要手动关闭的资源（如数据库连接、文件输入/输出流等）进行操作时，确实需要确保资源在使用完毕后被正确释放，以防止资源泄露。

• 需要手动释放的资源及链接时，要在 finally 中进行了释放，防止抛出异常，导致资源释放的逻辑没有走到，导致资源泄漏；

try{    //io操作:InputStream,Socket等    //out.flush();}catch(XxxException e){    //异常处理    throw e;}finally{    if(in != null){        in.close();    }}

• Java 7 引入了 try-with-resources 语句，这是一个自动管理资源的非常便利的特性，它确保每个资源在语句结束时都会自动关闭，无论是正常结束还是由于异常而结束。

try (        InputStream fis = new FileInputStream(source);        OutputStream fos = new FileOutputStream(target)) {} catch (Exception e) {    e.printStackTrace();}

具体实现是对于实现 AutoCloseable 接口的类的实例，将其放到 try 后面，在 try 结束的时候，会自动将这些资源关闭（调用 close 方法）。

2 空指针异常（NPE）问题

在程序抛出的所有异常里面，空指针异常应该是最常见的一类了。具体示例如下：

public static void main(String[] args) {    // 异常示例1：空值比较    String nullString = null;
    if (nullString.equals("targetString")) {        // 这里建议使用：Objects.equals(nullString,"targetString")或者"targetString".equals(nullString)两种方式    }        // 异常示例2：自动拆包    Integer nullInt = null;    // do something    int num = nullInt;// 自动拆包，导致出现异常
    // 异常示例3：容器规则    Map<String,String> map = new ConcurrentHashMap();    map.put(nullString,"");// 不允许key为null
    // 异常示例4：异常数据    List<Integer> haveNullElementList = new ArrayList();    haveNullElementList.add(1);    haveNullElementList.add(null);    for (int i : haveNullElementList) { // 没有空值判断，导致异常    }}

任何 NPE 问题，都由使用者来保证。原因是在开发过程中，很难约束上游严格按照各种约定执行。

3 死循环、递归调用风险

java 中的方法指令运行栈上，栈的大小一般在 1-2M 左右（取决于操作系统和 JVM）。如果方法执行出现了死循环或者递归函数没有出口，不管栈空间多大，栈溢出是必然的。

public class Test {    private static long loop(int n) {        return n * loop(n - 1);    }    public static void main(String[] args) {        loop(100000);    }}

以上示例代码就会抛出：Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError。递归层数比较多的场景下，建议使用循环替代递归。

4 数值越界风险

• 首先，使用Integer时要知道，虽然-128 到 127 之间的值因为IntegerCache的缓存机制会复用对象，可以用==来比较它们是否相等，但超出这个范围后，每次都会在堆上创建新的Integer实例，这时就不能再用==来比较了。为了避免出现潜在的逻辑错误，无论在什么情况下，还是建议统一使用equals方法来进行数值比较。

• 其次，设计业务系统的主键生成策略时，特别是选择int类型作为主键时，得仔细考虑其最大值（Integer.MAX_VALUE）的限制。你得确保业务增长不会碰到这个天花板，否则数据可能会溢出，或者出现类型不匹配的问题。

• 再者，数据库设计与 Java 对象之间的映射也是个需要注意的点。如果数据库中的id字段是bigint unsigned类型，但 Java 类里对应的属性却是Integer类型，那么随着数据越来越多，id的值有可能会超过Integer能表示的范围，变成负数。这听起来就很糟糕，对吧？所以，要确保 Java 类中的属性类型能和数据库字段类型相匹配，比如用Long类型来安全地存储大范围的整数。

• 最后，在电商或金融类系统中，订单价格的计算绝对是个重头戏。如果计算逻辑出错，或者精度处理不当，价格可能会变成负数，这不仅会让用户感到困惑和不满，还可能引发严重的商业问题。因此，在开发这类系统时，一定要非常仔细地检查和测试价格计算的逻辑和精度处理，确保无论什么情况下都能得到准确无误的结果。

5 数值精度丢失风险

当我们直接使用 double 或 float 这样的浮点类型参数进行数值计算时，有时会遇到计算结果不够精确的问题，这主要是因为计算机内部是基于二进制系统工作的，而并非所有的浮点数都能被二进制完美地精确表示。这种表示上的局限性，就导致了在计算过程中可能会出现精度丢失的情况。简单来说，就是计算机在处理这些浮点数时，有时候无法完全准确地存储或计算它们，从而导致了结果的不精确。

public class Test {    public static void main(String[] args) {        System.out.println(0.06+0.01); // 精度丢失，结果：0.06999999999999999        System.out.println(303.1/1000); // 精度丢失，结果：0.30310000000000004    }}

这在计算订单金额，描述产品重量等关键业务场景是不能够接受的。在大多数的商业计算中，一般采用 java.math.BigDecimal 类来进行精确计算。

在使用 BigDecimal 时，建议使用 BigDecimal(String var) 的 String 参数构造方法来构建对象。不要用**BigDecimal(double var)**的 double 参数的构造方法。这是因为 0.1 无法准确地表示为 double 类型。

6 对象拷贝导致的风险

在业务实现的过程中，对象的拷贝或转换是很常见的应用场景。对象拷贝实现方式有两种，一种是通过原生支持的 Cloneable 接口实现，另一种是自定义实现。

对于实现了 Cloneable 接口的方案，以下几个陷阱：

1. 这种方式并不是通常所理解的深拷贝，而是浅拷贝；

2. 浅拷贝的一个主要问题是新的对象和原对象共享实例变量的值。原对象对共享实例变量对象的引用被修改了，那么新对象也会受到影响；

对于自定义实现对象的拷贝，需要注意一下几点：

1. 序列化（Serialization）：将对象序列化到一个字节流中，然后再从字节流中反序列化出新的对象。陷阱是必须有可序列化的接口（Serializable），而且如果对象中包含不可序列化的成员变量，那么在序列化过程中就可能抛出异常；

2. 非序列化对象的深拷贝，需要自己实现深拷贝。如果对象之间存在循环引用，那么在进行深拷贝时，可能会出现无限递归的问题；

除此之外，对象拷贝还需要考虑性能问题，深拷贝操作可能会非常消耗性能，特别是在处理大型对象时。因此在需要频繁进行深拷贝的场景下，可能需要使用其他方式进行处理。

7 编码格式导致的风险

相信吗？编码习惯和风格的不统一往往也会导致 bug。最典型的就是逻辑执行语句后面是否可以省略大括号，看下面示例：

public class Test {    public static void main(String[] args) {        int random = new Random().nextInt(10);        if (random > 5)            random = random - 5;        random = random * 2;        // 以上在语句，if作用域里面和外面的计算逻辑，将会大不相同，而这种问题往往不太容易被人察觉是真实的逻辑就这样，还是写出来了bug    }}

与示例代码中类似的还有 for，switch default 语句，都有编码风格导致程序逻辑出现问题的情况。最好都使用大括号进行作用域的圈定。

8 集合容器并发与性能风险

如果多个线程同时修改同一个集合或映射，可能会导致数据的不一致性，出现数据丢失或者不可预知的行为。所以，多个线程操作同一个 Collcetion 或 Map 时务必要保证线程安全！

比如在有并发场景下的使用的对象容器，可以选择实现了线程安全的 ConcurrentHashMap，CopyOnWriteArrayList 等。

另外，也要关注容器的实现原理，以方便我们进行性能优化，看下面例子。

arrayList.removeAll(set)的速度远高于 arrayList.removeAll(list)。

这是因为前者的删除，使用了 HashSet 的 contain 方法，复杂度是 O(1)，后者使用的是循环遍历，复杂度是 O(n)，在要删除的数据比较多的情况下，性能差距就会变得非常明显。知道了它们之间的差距了，就可以写出更好的实现了，可以将 subList 封装为 HashSet：arrayList.removeAll(new HashSet(subList))。

同样的道理，在进行 HashMap 的创建时，为什么建议指定 initialCapacity 大小呢？这是因为我们往容器里添加元素时，数组的大小会自动增长。数组的大小每次增长都导致内存重新分配和复制，那么就会带来性能的开销。预先合理设置 HashMap 的大小，就可以避免这种开销。

9 集合容器操作异常风险

1. 对于 Arrays.asList，Collections.EMPTY_LIST 等方法，不要在有调整数组对象的场景下使用。举例：

List<String> list = Arrays.asList("a","b","c");list.add("d");// 错误：原因是Arrays.asList返回的List对象是一个内部类，其实现不支持数组的更新操作。// 如果非要进行更新操作，可以使用ArrayList包装一下；list = new ArrayList<>(list);

2. 不能在遍历 Collection，Map 容器的过程中，对容器内的元素进行新增或删除操作。

public static void main(String[] args) {    List<String> list = new ArrayList<>();    list.add("a");    list.add("b");    // 错误用例    for (String t : list) {        if ("b".equals(t)) {            list.remove(t);// 错误（ConcurrentModificationException）：不能在遍历的过程中对数组进行新增或删除操作        }    }    // 正常用例    Iterator<String> iterator = list.iterator();    while (iterator.hasNext()) {        String t = iterator.next();        if ("b".equals(t)) {            iterator.remove();// 可以使用迭代器方式进行操作        }    }}

10 ThreadLocal 使用风险

1. 内存泄漏风险

ThreadLocalMap 使用 ThreadLocal 的弱引用作为 key，如果一个 ThreadLocal 没有外部强引用来引用它，那么系统 GC 的时候，这个 ThreadLocal 势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap 中就会出现 key 为 null 的 Entry，就没有办法访问这些 key 为 null 的 Entry 的 value，如果当前线程再迟迟不结束的话，这些 key 为 null 的 Entry 的 value 就会一直存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value 永远无法回收，造成内存泄漏。

1. 使用 static 的 ThreadLocal，延长了 ThreadLocal 的生命周期，可能导致的内存泄漏。

2. 分配使用了 ThreadLocal 又不再调用 get(),set(),remove()方法，那么就会导致内存泄漏。

避免内存泄露解决方案：ThreadLocal 要在接口结束时，通过 finally 进行 remove 操作，可以防止内存泄漏；

2. ThreadLocal 跨线程传递问题

ThreadLocal 的子类 InheritableThreadLocal 可以实现父子线程之间的数据传递，但它仅适用于 new Thread 手动创建线程的时候！实际上，日常更多的是使用线程池，线程池里面的线程都预创建好的，就没法直接用 InheritableThreadLocal 了。

如何往线程池内的线程传递 ThreadLocal？

JDK 的类库没提供这个功能，可以自己实现或者使用第三方库 TransmittableThreadLocal 实现跨线程参数传递。

总结

本文探讨了软件开发中常见的十大风险，涵盖了从资源管理到并发编程的多个方面。

• 强调了资源泄漏风险，提醒开发者需妥善管理资源以避免内存泄露等问题。

• 空指针异常（NPE）作为常见错误之一，要求编程时进行充分的空值检查。

• 还指出了死循环和递归调用可能导致的性能瓶颈甚至程序崩溃风险。

• 数值处理方面，数值越界和精度丢失风险不容忽视，需根据具体场景选择合适的数据类型。

• 对象拷贝时需注意浅拷贝与深拷贝的区别，避免数据共享引发的问题。

• 编码格式不一致也可能带来业务逻辑的歧义和错误，统一代码发风格还是很有必要的。

• 集合容器的并发访问和不当操作则可能导致数据不一致或性能下降。

• ThreadLocal 的滥用也可能导致内存泄漏等风险，需谨慎使用。

最后，希望本文对读者有所启发和帮助。