Java 中不可预测的程序行为

Question

我对此感到非常烦恼，我想看看其他人的更丰富的 Java 经验是否能够阐明这个问题。我写了很多程序代码，这些代码本身就在一个更大的项目中，所以我不能简单地发布它。但是，我将概述问题......

问题： 我的代码不会从模拟中返回可预测的结果。每次运行模拟时，都会记录各种统计数据。尽管代码是相同的（！），但执行之间产生的结果不同。

我非常确定这不是问题（尽管如果您认为存在“陷阱”，请大声喊出来）：

• 使用随机数生成器，但每次都使用相同的值作为种子。
• 该程序是单线程的，因此竞争条件不应该成为问题。
• 行为发生在调试模式、独立 jar 和 IDE 的正常执行（我使用的是 eclipse）中。
• 静态成员用于列表中的对象之间。使用了 for-each 构造，但是每次都应该以相同的顺序执行。
• 在对刚才提到的列表进行排序的情况下，使用了 Collections.sort() ，因此应该是稳定的（同样，列表应该以相同的顺序排序）

有人能想到我在这里可能会忽略的东西吗？这在目前看来是不可想象的！ 谢谢！

Answer 1

您确定您正在使用您在所有地方创建的 Random 实例吗？请记住，对 Math.random() 的调用使用其自己的 Random 实例。

Answer 2

我假设您已经覆盖了对象中的两者 equals() 和 hashCode() （或者您已经编写了自定义比较器） 。如果您的对象中使用了随机数，那么它就不是排序的标准，对吗？

另外，如果您要对这些项目进行排序，然后将它们放入 HashMap 或 HashSet 中 - 这些结构不会保留您的顺序 - 请改用 TreeSet 或 TreeMap。

Answer 3

尝试在应用程序中添加大量跟踪，然后检查日志以查看其分歧之处。

Answer 4

您可以使用名为 InTrace 的工具来跟踪 Java 代码的执行。这将允许您比较程序不同运行之间的详细控制流。

注意：InTrace 是我编写的一个免费开源工具。

Answer 5

有可能发生垃圾收集吗？这可能会给你的时间安排带来一点随机性。如果您使用的是 Sun JVM，有一些选项可以打印 GC 信息：

    -XX:-PrintGC               Print messages at garbage collection. Manageable.
    -XX:-PrintGCDetails        Print more details at garbage collection. Manageable.            
                               (Introduced in 1.4.0.)
    -XX:-PrintGCTimeStamps     Print timestamps at garbage collection. Manageable
                               (Introduced in 1.4.0.)

详细信息取自 页面。

您还可以查看使用 jstat获取一些有关正在发生的情况的性能统计数据。

Answer 6

如果不知道你的代码，很难判断，但这里有一些我会开始寻找的地方。

确保您的所有个人课程都按预期进行。这意味着，您应该至少单元测试您的核心类。

将断言语句插入所有私有方法以进行额外检查，以确保传递到辅助方法中的数据有效。 （不要将断言与公共方法一起使用，而应使用异常）。

在所有关键点添加日志记录（DEBUG 级别，如果您使用的是 log4j 或类似的）或简单的 System.out.println() 语句，以了解值发生变化的位置。这将帮助您了解数据如何真正流经代码。

由于您使用的是 eclipse，因此请使用调试器并单步执行代码并观察意外的数据更改，

检查是否有错误的假设。例如，else 块中的业务逻辑不是纯粹的真/假检查。例如，您经常在 GUI 中找到类似的代码

if (button == OK_BUTTON) {
    doOkButton();
} else {
    doCancelBotton(); // VERY dangerous. could be any Button
}

Fix this to

if (button == OK_BUTTON) {
    doOkButton();
} else if (button == CANCEL_BUTTON) {
    doCancelBotton();
} else {
    assert false : "Oops, a new button?"
}

You 说您正在使用随机数生成器。您确定每次都使用正确的并且它不会给您的输出增加随机性吗？你到底用它做什么？

你使用任何基于时间的东西吗？例如 System.currentTimeMillies？

您确定您使用的是正确的集合吗？并非所有元素都经过排序和排序，如果您尝试查看所有元素，每次应用程序运行时可能会给出不同的结果。

验证您在集合中使用的所有类是否都具有正确的 equals() 和 hashCode()

您是否使用自动装箱？小心比较

 new Integer(5) == new Integer(5) 

是错误的，因为您比较两个对象引用而不是值
另外，

Integer i = new Integer(5);
i++;

在 i++ 处创建一个新对象。这些可能很难发现，大多数时候，如果您使用基元和集合，就会发生自动装箱。

您是否使用任何可能使您的假设无效的第三方库（竞争条件等）

使用诸如 FindBugs 之类的工具对代码的静态分析。它可能会给你一些提示。

这就是我要开始的地方。祝你好运！