我最近給我fork的專案QuickTheories增加了一個介面:
@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型別引數呢?據我所知,Java的語言規范并沒有提到這個問題,1
關于在實作上這個閾值的定義,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,
- 由于實作細節的原因,編譯器的例外處理會施加意想不到的限制,
我不想通過我薄弱的C++技能來測驗源代碼,所以我決定直接來測驗編譯器2,我寫了一個Python腳本,通過二分法找到一個會觸發錯誤的最小值,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型別引數,只需要按照<A,B,C..>的形式來生成:
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,編譯器生成的類檔案包含多個字串,包括每個方法的方法簽名,這些字串保存在常量池內,而常量池的內容有最大65535位元組數的限制,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,型別引數的最大個數是一個意料之外的值,而不是一個確定值,但是,編譯器的實作本身并不是導致錯誤的原因3,相反,是JVM類檔案的格式要求限制了型別引數可使用的數量,其實JVM對泛型本身一無所知,
這同時也表示型別引數的最大個數取決于你寫的方法代碼4,我嘗試用另外一種型別引數的編碼方案(先前鏈接文中的write_type_compact),使用全部合法的ASCII字符,這個實作是有點繁瑣的,因為字符0-9是合法的,但不能作為識別符號的首字母,并且Java關鍵字也不能作為型別引數,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型別引數的個數從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識別符號,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位元組的型別引數,所以我覺得不用考慮_作為首字母的情況了,
另外一個技巧
通過反編譯類檔案,我觀察到65536個字符中大部分都不是我生成的型別引數,而是重復的字串Ljava/lang/Object;,這是因為型別引數沒有包含額外的資訊,所以類檔案將其視為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化這個問題,
回圈的關鍵代碼修改為:
s = type_var(i)
f.write(s)
if (s != 'A'):
f.write(" extends A")
除開一個實體之外,所有的型別引數都從繼承java/lang/Object改為繼承A,這個修改將型別引數的數量提升到9851個,
型別引數的數量提升了非常多,而我所使用的編碼方法還可以繼續改進,例如使用非ASCII unicode識別符號,不過我已經比較滿意現在的效果了,
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型別引數的情況,那距離幾千個的限制仍然還相距很遠,
盡管如此,如果我是規則的制定者,我將不允許任何類或者方法使用超過255個型別引數的情況,即使只影響了百萬分之一的程式,有明確的限制會更好,
- §4.4, §8.1.2, §9.1.2, §8.4.4, §8.8.4 這些章節都和方法或者類的型別引數有關,但是都沒有指明允許有多少個型別引數,
- 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:1 Way
原文鏈接:https://justinblank.com/experiments/howmanytypeparameterscanajavamethodhave.html
譯文首發:http://blog.didispace.com/howmanytypeparameterscanajavamethodhave/
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