一个Java方法能使用多少个参数？

╰半橙微兮° 2023-03-04 09:16 19阅读 0赞

我最近给我fork的项目QuickTheories增加了一个接口：

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

这让非常好奇一个方法能够有多少个类型参数呢？据我所知，Java的语言规范并没有提到这个问题。1

关于在实现上这个阈值的定义，我有两个猜测：

1.  编译器会强制一个可预测的阈值，例如255或者65535。
2.  由于实现细节的原因，编译器的异常处理会施加意想不到的限制。

我不想通过我薄弱的C++技能来测试源代码，所以我决定直接来测试编译器2。我写了一个Python脚本，通过二分法找到一个会触发错误的最小值。完整的代码请见连接[Github Repo][]。

最直接的办法就是生成方法。幸运的是，我们不必使用任何已有的类型参数，只需要按照<A,B,C..>的形式来生成：

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("}")

运行这个二分法的代码会有如下输出：

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

这个错误让人有点费解，但是从事后来看还是可以理解的。编译器生成的类文件包含多个字符串，包括每个方法的方法签名。这些字符串保存在常量池内，而常量池的内容有[最大65535字节数的限制][65535]，这个是JVM的所定义的。

所以，我之前的猜测都不是完全的正确。类型参数的最大个数是一个意料之外的值，而不是一个确定值。但是，编译器的实现本身并不是导致错误的原因3。相反，是JVM类文件的格式要求限制了类型参数可使用的数量。其实JVM对泛型本身一无所知。

这同时也表示类型参数的最大个数取决于你写的方法代码4。我尝试用另外一种类型参数的编码方案（先前链接文中的`write_type_compact`），使用全部合法的ASCII字符。这个实现是有点繁琐的，因为字符0-9是合法的，但不能作为标识符的首字母，并且Java关键字也不能作为类型参数。我仅仅将`if`和`do`替换为等长的UTF-8字符。采用这种更紧凑的编码方案让类型参数的个数从2776提升到了3123。

还是有一些不太方便的地方，例如`_A`是一个合法的Java标识符，但是`_`不是。我的编码在不使用`_`作为首字幕的情况下，最高生成了3392个2字节的类型参数。所以我觉得不用考虑`_`作为首字母的情况了。

## 另外一个技巧 ##

通过反编译类文件，我观察到65536个字符中大部分都不是我生成的类型参数，而是重复的字符串`Ljava/lang/Object;`。这是因为类型参数没有包含额外的信息，所以类文件将其视为`Object`的继承，并将它们编入方法签名内。我通过修改我的生成器来优化这个问题。

循环的关键代码修改为：

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

除开一个实例之外，所有的类型参数都从继承`java/lang/Object`改为继承`A`。这个修改将类型参数的数量提升到9851个。

类型参数的数量提升了非常多，而我所使用的编码方法还可以继续改进。例如使用非ASCII unicode标识符，不过我已经比较满意现在的效果了。

## 这些都不重要 ##

在实际情况中是不太可能达到上述数量限制的。代码生成时可能会达到语言或者编译器的某些极限，就算罕见的遇到了生成上百个类型参数的情况，那距离几千个的限制仍然还相距很远。

尽管如此，如果我是规则的制定者，我将不允许任何类或者方法使用超过255个类型参数的情况。即使只影响了百万分之一的程序，有明确的限制会更好。

1.  [§4.4][4.4], [§8.1.2][8.1.2], [§9.1.2][9.1.2], [§8.4.4][8.4.4], [§8.8.4][8.8.4] 这些章节都和方法或者类的类型参数有关，但是都没有指明允许有多少个类型参数。
2.  当我写这段话时，我想起了Hotspot是C++写的，javac是Java写的。就算这样我依然会选择做代码实验，而不是阅读代码。阅读别人代码是种煎熬
3.  逗号之后的空格不会影响，因为编译器会规范化它的输出。
4.  这也表示与我使用哪个JVM无关。为了完整性，我在Fedora 29上使用了1.8.0\_191-b13版本的OpenJdk。

> 本文作者：justinblank， 翻译：1 Way 原文链接：[https://justinblank.com/experiments/howmanytypeparameterscanajavamethodhave.html][https_justinblank.com_experiments_howmanytypeparameterscanajavamethodhave.html] 译文首发：[http://blog.didispace.com/howmanytypeparameterscanajavamethodhave/][http_blog.didispace.com_howmanytypeparameterscanajavamethodhave]

> 本文有spring4all技术翻译组完成，更多国外前沿知识和干货好文，欢迎关注公众号：后端面试那些事儿。

[Github Repo]: https://github.com/hyperpape/java-max-type-params
[65535]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se12/html/jvms-4.html#jvms-4.4.7
[4.4]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se12/html/jls-4.html#jls-4.4
[8.1.2]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se12/html/jls-8.html#jls-8.1.2
[9.1.2]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se12/html/jls-9.html#jls-9.1.2
[8.4.4]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se12/html/jls-8.html#jls-8.4.4
[8.8.4]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se12/html/jls-8.html#jls-8.8.4
[https_justinblank.com_experiments_howmanytypeparameterscanajavamethodhave.html]: https://justinblank.com/experiments/howmanytypeparameterscanajavamethodhave.html
[http_blog.didispace.com_howmanytypeparameterscanajavamethodhave]: http://blog.didispace.com/howmanytypeparameterscanajavamethodhave/