一個Java方法能使用多少個參數(shù)？
我最近給我fork的項目QuickTheories增加了一個接口：
- @FunctionalInterface
- public interface QuadFunction<A, B, C, D, E> {
- E apply(A a, B b, C c, D d);
- }
這讓非常好奇一個方法能夠有多少個類型參數(shù)呢?據我所知，Java的語言規(guī)范并沒有提到這個問題。1
關于在實現(xiàn)上這個閾值的定義，我有兩個猜測：
編譯器會強制一個可預測的閾值，例如255或者65535。
由于實現(xiàn)細節(jié)的原因，編譯器的異常處理會施加意想不到的限制。
我不想通過我薄弱的C++技能來測試源代碼，所以我決定直接來測試編譯器2。我寫了一個Python腳本，通過二分法找到一個會觸發(fā)錯誤的最小值。完整的代碼請見連接Github Repo。
最直接的辦法就是生成方法。幸運的是，我們不必使用任何已有的類型參數(shù)，只需要按照
- def write_type_plain(count):
- with open('Test.java', 'w') as f:
- f.write("public class Test {\n")
- f.write("public <")
- for i in range(count):
- if (i > 0):
- f.write(", ")
- f.write("A" + str(i + 1))
- f.write("> void testMethod() {}")
- f.write("}")
運行這個二分法的代碼會有如下輸出：
- >>> error: UTF8 representation for string "<A1:Ljava/lang/Objec..." is too long for the constant pool
- >>> largest type: 2776
這個錯誤讓人有點費解，但是從事后來看還是可以理解的。編譯器生成的類文件包含多個字符串，包括每個方法的方法簽名。這些字符串保存在常量池內，而常量池的內容有最大65535字節(jié)數(shù)的限制，這個是JVM的所定義的。
所以，我之前的猜測都不是完全的正確。類型參數(shù)的最大個數(shù)是一個意料之外的值，而不是一個確定值。但是，編譯器的實現(xiàn)本身并不是導致錯誤的原因3。相反，是JVM類文件的格式要求限制了類型參數(shù)可使用的數(shù)量。其實JVM對泛型本身一無所知。
這同時也表示類型參數(shù)的最大個數(shù)取決于你寫的方法代碼4。我嘗試用另外一種類型參數(shù)的編碼方案(先前鏈接文中的write_type_compact)，使用全部合法的ASCII字符。這個實現(xiàn)是有點繁瑣的，因為字符0-9是合法的，但不能作為標識符的首字母，并且Java關鍵字也不能作為類型參數(shù)。我僅僅將if和do替換為等長的UTF-8字符。采用這種更緊湊的編碼方案讓類型參數(shù)的個數(shù)從2776提升到了3123。
還是有一些不太方便的地方，例如_A是一個合法的Java標識符，但是_不是。我的編碼在不使用_作為首字幕的情況下，最高生成了3392個2字節(jié)的類型參數(shù)。所以我覺得不用考慮_作為首字母的情況了。
另外一個技巧
通過反編譯類文件，我觀察到65536個字符中大部分都不是我生成的類型參數(shù)，而是重復的字符串Ljava/lang/Object;。這是因為類型參數(shù)沒有包含額外的信息，所以類文件將其視為Object的繼承，并將它們編入方法簽名內。我通過修改我的生成器來優(yōu)化這個問題。
循環(huán)的關鍵代碼修改為：
- s = type_var(i)
- f.write(s)
- if (s != 'A'):
- f.write(" extends A")
除開一個實例之外，所有的類型參數(shù)都從繼承java/lang/Object改為繼承A。這個修改將類型參數(shù)的數(shù)量提升到9851個。
類型參數(shù)的數(shù)量提升了非常多，而我所使用的編碼方法還可以繼續(xù)改進。例如使用非ASCII unicode標識符，不過我已經比較滿意現(xiàn)在的效果了。
這些都不重要
在實際情況中是不太可能達到上述數(shù)量限制的。代碼生成時可能會達到語言或者編譯器的某些極限，就算罕見的遇到了生成上百個類型參數(shù)的情況，那距離幾千個的限制仍然還相距很遠。
盡管如此，如果我是規(guī)則的制定者，我將不允許任何類或者方法使用超過255個類型參數(shù)的情況。即使只影響了百萬分之一的程序，有明確的限制會更好。
- §4.4, §8.1.2, §9.1.2, §8.4.4, §8.8.4 這些章節(jié)都和方法或者類的類型參數(shù)有關，但是都沒有指明允許有多少個類型參數(shù)。
- 當我寫這段話時，我想起了Hotspot是C++寫的，javac是Java寫的。就算這樣我依然會選擇做代碼實驗，而不是閱讀代碼。閱讀別人代碼是種煎熬
- 逗號之后的空格不會影響，因為編譯器會規(guī)范化它的輸出。
- 這也表示與我使用哪個JVM無關。為了完整性，我在Fedora 29上使用了1.8.0_191-b13版本的OpenJdk。
本文作者：justinblank， 翻譯：Lephix
原文鏈接：
https://justinblank.com/experiments/howmanytypeparameterscanajavamethodhave.html
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