Java中短路运算符与逻辑运算符示例详解

1、逻辑运算符（部分）

对于理工科学习者来说，逻辑运算是较为基础的概念，通常会在大一的离散数学课程中有所了解。在Java以及更多C-Like语言中，&和|会分别表示逻辑运算中的与、或，他们的运算结果与我们在数学书中所学的逻辑运算规则并无差异。但是，在实际编程的过程中，我们反而会更多使用&&和||，甚至不少同学都不了解&、|两个运算符。那么，这究竟是为什么呢？

2、短路运算符

让我们来回到最初学习逻辑运算时解决问题的真值表，以“或运算”为例：

a和b中，只要至少有一个为true，最终输出的结果则为true。那么，从算法优化的角度来思考问题的话，我们为了经过最少步骤还能输出可靠的结果，我们便可以把“或运算”定义为，有一个true，就输出true。

由此，“或运算”可以被优化为：从左向右，遇到有一个布尔表达式为true，则返回true，不进行之后的运算。

与之相似的，“与运算”可以被优化为：从左向右，遇到有一个布尔表达式为false，则返回false，不进行之后的运算。

故此，短路运算符被设计了出来。但为了兼顾“执行命令并返回”、“纯粹的数学计算”等多种应用场景，传统的非短路逻辑运算符也没有被短路逻辑运算符而取代。

此外，对于连写的短路运算符，如func1()||func2()||func3()||func4()，编译器也会为此优化，我们不妨来阅读这一部分的字节码来验证这个结论：

public static void main(String[] args) {
  boolean b1 = func1() || func2() || func3() || func4();
  System.out.println("------------------");
  boolean b2 = func1() | func2() | func3() | func4();
}

// func1() - func4() here

短路“或”的字节码如下：

0: invokestatic #7     // Method func1:()Z
3: ifne   24
6: invokestatic #13     // Method func2:()Z
9: ifne   24
12: invokestatic #16     // Method func3:()Z
15: ifne   24
18: invokestatic #19     // Method func4:()Z
21: ifeq   28
24: iconst_1
25: goto   29
28: iconst_0
29: istore_1

3行、9行、15行的ifne是将栈顶元素与0（false）相比，如果不为false则跳转到24行将常量1（true）入栈，完成赋值，会跳过其余的执行。直到最后21行，才将最后方法结果的值再与0相比，如果还是0，则将常量0入栈，完成赋值。

普通“或”等字节码如下：

38: invokestatic #7     // Method func1:()Z
41: invokestatic #13     // Method func2:()Z
44: ior
45: invokestatic #16     // Method func3:()Z
48: ior
49: invokestatic #19     // Method func4:()Z
52: ior
53: istore_2

则是普通的或运算，无跳转，顺序执行最后赋值。

3、应用与陷阱

在最起初，笔者重新认识短路运算符是在这样一段代码中：

public LoginCheckDTO XxxLoginCheck(String password) {
	//some codes
	if ( password == null || password.length() == 0 ) {
		return LoginCheckDTO.EMPTY_PASSWORD;
	}
	//some codes
}

当时笔者认为，如果password为null，在尝试调用password.length()时，会抛出空指针异常，故此写法不好。但在后来进行测试的时候，发现这样写并没有问题，查阅相关资料便了解了短路运算符的概念。

在这个例子中，当执行password == null返回true的时候，随后的表达式将不会被执行，就不存在抛出异常的情况了。这便是短路运算符较为常用的一个应用场景。

除此之外，我们还要警惕短路运算符导致的指令执行不完整。

譬如如下应用场景，我们希望利用条件语句来判断所有灯在上一状态是否都开着，并且无论如何我们希望最后打开所有的灯。但是我们错误使用了短路运算符：

public boolean checkAndTurnOnAll() {
	return checkAndTurnOn1() && checkAndTurnOn2();
}

private boolean checkAndTurnOn1() {
	boolean check = check1();
	turnOn1();
	return check;
}

private boolean checkAndTurnOn2() {
	boolean check = check2();
	turnOn2();
	return check;
}

在这个场景中，如果第一盏灯在上一个状态是关闭状态，在checkAndTurnOn1()中虽然会执行turnOn1()，并且返回false，但由于短路特性checkAndTurnOn2()并不会被执行，所以最后期望的看到所有的灯都被打开不一定会实现。这种情况应当使用&。

总结