一個 Java 方法,最多能定義多少參數?

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版權申明:本文經機器之心(微信公衆號:almosthuman2014)授權轉載,禁止二次轉載 

原文鏈接:http://justinblank.com/experiments/howmanytypeparameterscanajavamethodhave.html

機器之心編譯,參與:李志偉、張倩

在 JVM 中,一個 Java 方法,最多能定義多少參數呢?這是一個很無聊的問題,即使能定義一萬個,十萬個,誰又會真的去這麼做呢。

但是作爲一個 coder,最重要的不就是好奇心嗎,沒有好奇心,和一條鹹魚又有什麼區別呢?本文作者就是這樣一位充滿好奇心的 coder。

我最近給我的 QuickTheories 分支添加了一個接口:

@FunctionalInterface
public interface QuadFunction<A, B, C, D, E> {
    E apply(A a, B b, C c, D d);
}

讓我好奇的是這個方法能有多少個類型參數。到目前爲止,我敢說,Java 語言規範並沒有談及這個問題。

對於實現定義的限制可能是什麼,我有兩個猜測:

  1. 編譯器會設置一個可預測的限制,如 255 或 65535。

  2. 編譯器的緊急行爲會由於實現細節(堆棧溢出或同樣不可預測/不相關的東西)而設置意外的限制。

我不想在源代碼上測試我那點可憐的 C++技巧,所以我決定只測試編譯器做了什麼。我寫了一個 Python 腳本,它使用二進制搜索找到最少的致錯類型參數。完整的腳本放在 Github repo (https://github.com/hyperpape/java-max-type-params) 中。

腳本地址:https://github.com/hyperpape/java-max-type-params

生成方法很簡單。幸運的是,我們不必使用任何類型參數,只需以<a,b,c…>的形式發出它們:

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("}")

運行二進制搜索可以得到以下輸出:

>>> error: UTF8 representation for string "<A1:Ljava/lang/Objec..." is too long for the constant pool
>>> largest type: 2776

這個錯誤有點模糊,但事後看來是可以預見的。編譯器生成的類文件包含許多字符串,包括類中每個方法的方法簽名。這些字符串存儲在常量池中,常量池中的條目最大爲 65535 字節,這是由 JVM 規範規定的限制。

所以,我之前的猜測都不完全正確。類型參數的最大數目是一個突現特徵(emergent property),而不是一個明確的決定。不過,並不是編譯器本身的實現導致了錯誤。

相反,JVM 的類文件格式限制了可以在類文件中表示的類型參數的數量。這是真的,儘管 JVM對泛型一無所知。這也意味着類型參數的最大數目完全取決於如何編寫方法。

我嘗試了一種新的編碼類型參數的方法(先前鏈接文件中的 write_Type_Compact),使用完整的合法 ASCII 字符(A-Z、a-z、$和_)。該實現有點過於複雜,因爲可以使用字符 0~9,但不能是標識符的初始字符,因爲 Java 關鍵字不能作爲類型參數出現。我只是用等長的 UTF-8 字符替換了短單詞「if」和「do」。更緊湊的編碼將參數數量從 2776 增加到 3123。

不方便的是,_A 是一種合法的 Java 標識符,但 _ 不是。謝天謝地,我的編碼在不使用初始_情況下就生成了 3392 個 2 字節類型參數,因此我覺得沒有必要進行簿記以發出初始字符_。

再來一個小技巧

解壓類文件顯示,65536 個字符的大部分不是我生成的類型參數,而是子字符串 Ljava/lang/object 的重複實例。因爲沒有提供關於類型參數的信息,所以類文件顯示它們擴展了對象,並在方法簽名中對其進行編碼。我修改了生成器來解決這個問題。

循環的關鍵部分是:

s = type_var(i)
f.write(s)
if (s != 'A'):
    f.write(" extends A")

在類型參數中,除了一個實例 java/Lang/Object 之外的所有實例都被替換爲 A。在進行了這個更改之後,編譯了一個具有 9851 個類型參數的方法。

由於參數的數量增加了很多,所以我使用的代碼肯定需要調整。使用非 ASCII Unicode 標識符可能是完全高效的必要條件,但簡單地指出這是可以做到的我就很滿意了。

這些都不重要

很難想象有人會達到這個極限。代碼生成有時會達到語言或編譯器的限制,但即使生成的代碼似乎也不太可能使用成百上千的類型參數。

儘管如此,如果我是規則制定者,我會考慮明確禁止任何類或方法具有 255 個以上的類型參數。明確的限制似乎更好,即使它隻影響百萬分之一的程序。

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