一道经典笔试题

下面是一道经典的面试题：try {}里有一个return语句，那么紧跟在这个try后的finally {}里的code会不会被执行，什么时候被执行，在return前还是后? 

很多人回答return在后，但是所给的理由不够充分；或者有些说return在前如http://bbs.csdn.net/topics/60474475；还有的说在return中间执行等等；

首先说一下，我的答案如下：finally在return返回之前执行。在执行finally之前，程序碰到return，首先计算机return后面的表达式，并将结果存储到一个临时变量，然后开始执行finally中的语句，但此时的语句已经无法影响到需要返回的临时变量，执行完finally之后，取出临时变量的值返回；下面用程序证明我的观点：

 

      int testtry() {
		int x = 5;
		try {
			return x=2; 
		} finally {
			x=x+2;
		}
	}

 该函数的返回值应该为1；使用bytecodeview可以查看编译后的字节码文件：

 

各个字节指令的含义详见（http://cooldatabase.iteye.com/blog/637797）

 

 
0 iconst_5 
 1 istore_1 //将5存入局部变量1
 2 iconst_2 //将常量2存入栈
 3 dup  //复制栈顶
 4 istore_1 //将2存入局部变量1
 5 istore_3 //将2存入局部变量3
 6 iinc 1 by 2 //对局部变量1自增2，可见对局部变量3没有影响
 9 iload_3  //加载局部变量3
10 ireturn //返回局部变量3，即为2
11 astore_2
12 iinc 1 by 2
15 aload_2
16 athrow

由于JVM虚拟机对程序首先检查优化使用的标准优化技术有:代码提升，公共的子表达式清除、循环展开(unrolling)、范围检测清除、死代码清除、数据流分析，还有各种在静态编译语言中不实用的优化技术，例如虚方法调用的聚合内联，所以首先计算return后面的表达式，为了证明这点，我对代码稍作修改如下：

	int testtry() {
		int x = 5;
		try {
			return x=(x+3);  //证明先计算表达式
		} finally {
			x=x+2;
		}
	}

 得到的字节码如下：

 0 iconst_5
 1 istore_1
 2 iinc 1 by 3  //可见首先计算表达式
 5 iload_1  //结果存于局部变量1即x中
 6 istore_3
 7 iinc 1 by 2
10 iload_3
11 ireturn
12 astore_2
13 iinc 1 by 2
16 aload_2
17 athrow

 由上可以证明我的观点，对于有return 返回值的try finally结构来说，fianlly先执行，但是在finally里面的操作局部变量不再对返回值造成影响，返回的结果是原来计算保存在临时变量的结果，其实这里只是延迟return返回而已。

 

对于try finally结构带有return语句的问题，可以参考Java虚拟机规范中相关章节，下面对其中的一部分做一下引用说明：（书中以jdk 版本号小于50的为例）：

java虚拟机规范（SE7）4.10.2.5 异常和 finally  写道

为了实现 try-finally 结构，在版本号小于或等于 50.0 的 Java 语言编译器中，可以使用将两种特殊指令：jsr（ “跳转到程序子片段” ）和 ret（ “程序子片段返回” ）组合的方式来生成try-finally 结构的 Java 虚拟机代码。当使用 jsr 指令来调用程序子片段时，该指令会把程序子片段结束后应返回的地址值压入操作数栈中， 以便在 jsr 之后的指令能被正确执行。这个地址值会作为 returnAddress 类型数据存放于操作数栈上。程序子片段的代码中会把返回地址存放在局部变量中，在程序子片段执行结束时，ret 指令从局部变量中取回返回地址并将执行的控制权交给返回地址处的指令。

如果 try 语句中遇到了 return，代码的行为如下：
1. 如果有返回值的话，将返回值保存在局部变量中。
2. 执行 jsr 指令将控制权转到给 finally 语句中。
3. 在 finally 执行完成后，返回事先保存在局部变量中的值。

 

下面再说明另外一个例子：

	public int get() {
		try {
			return 1;
		} finally {
			return 2;
		}
	}

 答案很是奇怪，竟然是2！下面是字节码：

0 goto 4 (+4)
3 pop
4 iconst_2
5 ireturn

 这里有两个return语句，如果按照上面的话第二个return的效果就不会起作用，但是返回的确实是第二个的2！由上面的字节码可以看出，程序直接跳到第二个常量2并返回。

java虚拟机规范在“finally 语句中的代码也给验证器带来了一些特殊的问题”这样写道：

 

验证 finally 语句中的代码是很复杂的，但几个基本的思路如下：
 每个保持追踪 jsr 目标的指令都需要能到达那个目标指令。对于大部分代码来说，这个列表是空的。对于 finally 语句中的代码来说，列表的长度应该是 1。对于多级嵌入finally 代码来说，列表的长度应该大于 1。
 对于每条指令及每条 jsr 指令将要转向到那条指令，在 jsr 指令执行后，就有一个位向量（Bit Vector）记录着所有对局部变量的访问及修改。
 执行 ret 指令就意味着从程序子片段中返回，这应该是唯一的一条从程序子片段中返回的路径。两个不同的程序子片段是不同将 ret 指令的执行结果归并到一起。
 为了对 ret 指令实施数据流分析，需要进行一些特殊处理。因为验证器知道程序子片段中将从哪些指令中返回，所以它可以找出调用程序子片段的所有的 jsr 指令，并将它们对应的 ret 指令的操作数栈和局部变量表状态合并。对于合并局部变量表时使用的特殊值定义如下：
 如果位向量 （前面定义过）表明局部变量在程序子片段中被访问或修改过，那么就使用执行 ret 时局部变量的值的类型。
 对于其它局部变量，使用执行 jsr 指令之前的局部变量的类型。

 

可以看出在java编译对程序进行过优化，优化方法使用数据流分析，将这些局部变量进行了合并，至此，可以看出，在try finally结构含有return的情况，首先根据java编译优化处理，得到字节码，优化主要是对于一些不必要的代码消除合并，如果在try块中含有return则先将return后的变量存在局部变量表中，地址存于操作栈中，然后进入finally块，最后取出局部变量的值返回。如果在finally里有return操作，则把操作栈中的弹出，该return地址入栈，并最后返回。

 

以上不知道我的理解对不对，欢迎讨论！

 

附件是周志明（[e-mail]）等人翻译的java虚拟机规范，上文中有引用。