भाग एक, सैद्धांतिक | भाग दो, प्रैक्टिकल

इवगेनी मैंड्रिकोव उर्फ गोडिन के एक ट्वीट पर आधारित:

इसमें, वह सोचता है कि जावा में एक enum में अधिकतम कितने मान निर्दिष्ट किए जा सकते हैं। प्रयोगों की एक श्रृंखला और काले जादू कॉन्स्टैंटडायनामिक ( जेईपी 309 ) के उपयोग के बाद, प्रश्न का लेखक 8191 नंबर पर आता है।

दो लेखों की एक श्रृंखला में, हम एक गणना में तत्वों की संख्या पर सैद्धांतिक सीमाओं की तलाश करते हैं, अभ्यास में उनके करीब जाने की कोशिश करते हैं, और यह पता लगाते हैं कि जेईपी 309 कैसे मदद कर सकता है।

पैमाइश

एक समीक्षा अध्याय जिसमें हम पहली बार असंतुष्ट दिखाई देते हैं।

सबसे पहले, आइए देखें कि निम्न गणना क्या है:

 public enum FizzBuzz { Fizz, Buzz, FizzBuzz; }

संकलन और जुदाई के बाद:

javap -c -s -p -v FizzBuzz.class

 Classfile /dev/null/FizzBuzz.class Last modified 32 . 2019 .; size 903 bytes MD5 checksum add0af79de3e9a70a7bbf7d57dd0cfe7 Compiled from "FizzBuzz.java" public final class FizzBuzz extends java.lang.Enum<FizzBuzz> minor version: 0 major version: 58 flags: (0x4031) ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_SUPER, ACC_ENUM this_class: #2 // FizzBuzz super_class: #13 // java/lang/Enum interfaces: 0, fields: 4, methods: 4, attributes: 2 Constant pool: #1 = Fieldref #2.#3 // FizzBuzz.$VALUES:[LFizzBuzz; #2 = Class #4 // FizzBuzz #3 = NameAndType #5:#6 // $VALUES:[LFizzBuzz; #4 = Utf8 FizzBuzz #5 = Utf8 $VALUES #6 = Utf8 [LFizzBuzz; #7 = Methodref #8.#9 // "[LFizzBuzz;".clone:()Ljava/lang/Object; #8 = Class #6 // "[LFizzBuzz;" #9 = NameAndType #10:#11 // clone:()Ljava/lang/Object; #10 = Utf8 clone #11 = Utf8 ()Ljava/lang/Object; #12 = Methodref #13.#14 // java/lang/Enum.valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum; #13 = Class #15 // java/lang/Enum #14 = NameAndType #16:#17 // valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum; #15 = Utf8 java/lang/Enum #16 = Utf8 valueOf #17 = Utf8 (Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum; #18 = Methodref #13.#19 // java/lang/Enum."<init>":(Ljava/lang/String;I)V #19 = NameAndType #20:#21 // "<init>":(Ljava/lang/String;I)V #20 = Utf8 <init> #21 = Utf8 (Ljava/lang/String;I)V #22 = String #23 // Fizz #23 = Utf8 Fizz #24 = Methodref #2.#19 // FizzBuzz."<init>":(Ljava/lang/String;I)V #25 = Fieldref #2.#26 // FizzBuzz.Fizz:LFizzBuzz; #26 = NameAndType #23:#27 // Fizz:LFizzBuzz; #27 = Utf8 LFizzBuzz; #28 = String #29 // Buzz #29 = Utf8 Buzz #30 = Fieldref #2.#31 // FizzBuzz.Buzz:LFizzBuzz; #31 = NameAndType #29:#27 // Buzz:LFizzBuzz; #32 = String #4 // FizzBuzz #33 = Fieldref #2.#34 // FizzBuzz.FizzBuzz:LFizzBuzz; #34 = NameAndType #4:#27 // FizzBuzz:LFizzBuzz; #35 = Utf8 values #36 = Utf8 ()[LFizzBuzz; #37 = Utf8 Code #38 = Utf8 LineNumberTable #39 = Utf8 (Ljava/lang/String;)LFizzBuzz; #40 = Utf8 LocalVariableTable #41 = Utf8 name #42 = Utf8 Ljava/lang/String; #43 = Utf8 this #44 = Utf8 Signature #45 = Utf8 ()V #46 = Utf8 <clinit> #47 = Utf8 Ljava/lang/Enum<LFizzBuzz;>; #48 = Utf8 SourceFile #49 = Utf8 FizzBuzz.java { public static final FizzBuzz Fizz; descriptor: LFizzBuzz; flags: (0x4019) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL, ACC_ENUM public static final FizzBuzz Buzz; descriptor: LFizzBuzz; flags: (0x4019) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL, ACC_ENUM public static final FizzBuzz FizzBuzz; descriptor: LFizzBuzz; flags: (0x4019) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL, ACC_ENUM private static final FizzBuzz[] $VALUES; descriptor: [LFizzBuzz; flags: (0x101a) ACC_PRIVATE, ACC_STATIC, ACC_FINAL, ACC_SYNTHETIC public static FizzBuzz[] values(); descriptor: ()[LFizzBuzz; flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=1, locals=0, args_size=0 0: getstatic #1 // Field $VALUES:[LFizzBuzz; 3: invokevirtual #7 // Method "[LFizzBuzz;".clone:()Ljava/lang/Object; 6: checkcast #8 // class "[LFizzBuzz;" 9: areturn LineNumberTable: line 1: 0 public static FizzBuzz valueOf(java.lang.String); descriptor: (Ljava/lang/String;)LFizzBuzz; flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=2, locals=1, args_size=1 0: ldc #2 // class FizzBuzz 2: aload_0 3: invokestatic #12 // Method java/lang/Enum.valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum; 6: checkcast #2 // class FizzBuzz 9: areturn LineNumberTable: line 1: 0 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 10 0 name Ljava/lang/String; private FizzBuzz(); descriptor: (Ljava/lang/String;I)V flags: (0x0002) ACC_PRIVATE Code: stack=3, locals=3, args_size=3 0: aload_0 1: aload_1 2: iload_2 3: invokespecial #18 // Method java/lang/Enum."<init>":(Ljava/lang/String;I)V 6: return LineNumberTable: line 1: 0 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 7 0 this LFizzBuzz; Signature: #45 // ()V static {}; descriptor: ()V flags: (0x0008) ACC_STATIC Code: stack=4, locals=0, args_size=0 0: new #2 // class FizzBuzz 3: dup 4: ldc #22 // String Fizz 6: iconst_0 7: invokespecial #24 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V 10: putstatic #25 // Field Fizz:LFizzBuzz; 13: new #2 // class FizzBuzz 16: dup 17: ldc #28 // String Buzz 19: iconst_1 20: invokespecial #24 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V 23: putstatic #30 // Field Buzz:LFizzBuzz; 26: new #2 // class FizzBuzz 29: dup 30: ldc #32 // String FizzBuzz 32: iconst_2 33: invokespecial #24 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V 36: putstatic #33 // Field FizzBuzz:LFizzBuzz; 39: iconst_3 40: anewarray #2 // class FizzBuzz 43: dup 44: iconst_0 45: getstatic #25 // Field Fizz:LFizzBuzz; 48: aastore 49: dup 50: iconst_1 51: getstatic #30 // Field Buzz:LFizzBuzz; 54: aastore 55: dup 56: iconst_2 57: getstatic #33 // Field FizzBuzz:LFizzBuzz; 60: aastore 61: putstatic #1 // Field $VALUES:[LFizzBuzz; 64: return LineNumberTable: line 3: 0 line 5: 13 line 7: 26 line 1: 39 } Signature: #47 // Ljava/lang/Enum<LFizzBuzz;>; SourceFile: "FizzBuzz.java"

लिस्टिंग में हम मिले हैं

गणना में परिभाषित प्रत्येक मूल्य के लिए एक public static final क्षेत्र
निजी सिंथेटिक क्षेत्र $VALUES , $VALUES कार्यान्वयन विस्तार values() विधि
values() का कार्यान्वयन values() और valueOf() विधियाँ
निजी निर्माणकर्ता
स्थिर आरंभीकरण का ब्लॉक, जहां वास्तव में सबसे दिलचस्प बात होती है। आइए इसे और अधिक विस्तार से विचार करें।

जावा कोड के रूप में, बाद वाला कुछ इस तरह दिखता है:

  static { Fizz = new FizzBuzz("Fizz", 0); Buzz = new FizzBuzz("Buzz", 1); FizzBuzz = new FizzBuzz("FizzBuzz", 2); $VALUES = new FizzBuzz[] { Fizz, Buzz, FizzBuzz }; }

सबसे पहले, गणन तत्वों के उदाहरण बनाए जाते हैं। बनाए गए उदाहरण तुरंत संबंधित public static final फ़ील्ड में लिखे जाते हैं।

फिर एक सरणी बनाई जाती है और सभी गणन तत्वों के उदाहरणों के लिंक के साथ आबादी होती है। लिंक उन वर्गों के क्षेत्रों से लिए गए हैं, जिन्हें हमने ऊपर के पैरा में आरंभीकृत किया था। भरे हुए सरणी को private static final क्षेत्र $VALUES में संग्रहीत किया जाता है।

उसके बाद, लिस्टिंग जाने के लिए तैयार है।

टोंटी

एक उबाऊ अध्याय जिसमें हम गणना तत्वों की संख्या पर प्रतिबंध की तलाश करते हैं।

आप अपनी खोज JLS अध्याय .38.9.3 " एनम सदस्यों" से शुरू कर सकते हैं:

JLS 8.9.3 Enum सदस्य

एक enum प्रकार E के सदस्य निम्नलिखित हैं:
...
* ई के घोषणा के शरीर में प्रत्येक एनुम निरंतर ग के लिए, ई है
समान रूप से E के समान रूप से घोषित सार्वजनिक स्थैतिक अंतिम क्षेत्र
सी के रूप में नाम। फ़ील्ड में एक वैरिएबल इनिशियलाइज़र है जो E को इंस्टेंट करता है और किसी भी पास करता है
ई। के लिए चुने गए कंस्ट्रक्टर को सी की दलील में क्षेत्र में एक ही टिप्पणी है
c के रूप में (यदि कोई हो)।

इन क्षेत्रों को समान रूप से उसी क्रम में घोषित किया जाता है
Enum स्थिरांक, किसी भी स्थैतिक क्षेत्र से पहले स्पष्ट रूप से शरीर में घोषित किया गया
ई की घोषणा।
...
* निम्नलिखित स्पष्ट रूप से घोषित तरीके:
 /** * Returns an array containing the constants of this enum * type, in the order they're declared. This method may be * used to iterate over the constants as follows: * * for(E c : E.values()) * System.out.println(c); * * @return an array containing the constants of this enum * type, in the order they're declared */ public static E[] values(); /** * Returns the enum constant of this type with the specified * name. * The string must match exactly an identifier used to declare * an enum constant in this type. (Extraneous whitespace * characters are not permitted.) * * @return the enum constant with the specified name * @throws IllegalArgumentException if this enum type has no * constant with the specified name */ public static E valueOf(String name); 

तो, प्रत्येक गणन वर्ग में एक values() विधि है जो इस गणन में घोषित सभी तत्वों के साथ एक सरणी देता है। यह निम्नानुसार है कि वैक्यूम में एक गोलाकार गणना में Integer.MAX_VALUE + 1 तत्वों से अधिक नहीं हो सकता है।

चल रहा है। जावा में गणना को java.lang.Enum वर्ग के वंशज के रूप में दर्शाया गया है, और इसलिए वे JVM में कक्षाओं में निहित सभी प्रतिबंधों के अधीन हैं।

आइए JVMS the4.1 में दिए गए वर्ग फ़ाइल की संरचना के उच्च-स्तरीय विवरण को देखें: “ClassFileureure:

 ClassFile { u4 magic; u2 minor_version; u2 major_version; u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; u2 access_flags; u2 this_class; u2 super_class; u2 interfaces_count; u2 interfaces[interfaces_count]; u2 fields_count; field_info fields[fields_count]; u2 methods_count; method_info methods[methods_count]; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; }

जैसा कि हम पहले से ही JLS §8.9.3 से जानते हैं, परिणामी कक्षा में प्रत्येक गणना तत्व के लिए एक ही नाम का एक क्षेत्र बनाया गया है। कक्षा में फ़ील्ड्स की संख्या 16-बिट अहस्ताक्षरित fields_count को परिभाषित करती है, जो हमें एक क्लास फ़ाइल या 65_534 गणन तत्वों में 65_535 फ़ील्ड तक सीमित करती है। एक क्षेत्र $VALUES सरणी के लिए आरक्षित है, जिसमें से एक values() विधि लौटाता है। यह स्पष्ट रूप से विनिर्देश में नहीं बताया गया है, लेकिन यह अधिक सुरुचिपूर्ण समाधान के साथ आने की संभावना नहीं है।

खेतों, विधियों, कक्षाओं, निरंतर मूल्यों और बहुत कुछ के नाम निरंतर पूल में संग्रहीत किए जाते हैं।

यदि आप निरंतर पूल की आंतरिक संरचना के बारे में कुछ नहीं जानते हैं, तो मैं लानी के प्राचीन लेख को पढ़ने की सलाह देता हूं । इस तथ्य के बावजूद कि स्थिरांक के पूल में इसके लेखन के बाद से बहुत सी नई और दिलचस्प चीजें सामने आई हैं, बुनियादी सिद्धांत अपरिवर्तित हैं।

वर्ग स्थिरांक के पूल का आकार भी 65_535 तत्वों की संख्या से सीमित है। एक सही ढंग से गठित वर्ग के स्थिरांक का पूल कभी खाली नहीं होता है। कम से कम, इस वर्ग के लिए एक नाम होगा।

उदाहरण के लिए, डीबगिंग जानकारी के बिना OpenJDK 14-ea + 29 से javac द्वारा संकलित खाली गणन वर्ग के स्थिरांक के पूल में 29 घटनाएं होती हैं।

यह अनुसरण करता है कि एक गणना में 65_534 तत्वों की संख्या भी अप्राप्य है। सबसे अच्छे मामले में, हम 65_505 या इसके करीब एक संख्या पर भरोसा कर सकते हैं।

इस प्रचलित परिचय में अंतिम राग:

मान static final फ़ील्ड में केवल स्टेटिक इनिशियलाइज़ेशन ब्लॉक में <clinit> जा सकता <clinit> , जिसे क्लास के स्तर पर <clinit> नामक विधि द्वारा <clinit> जाता है। किसी भी विधि का बाइटकोड 65_535 बाइट्स से अधिक नहीं हो सकता है। एक परिचित संख्या, है ना?

एक putstatic स्टेटिक राइट इंस्ट्रक्शन 3 बाइट्स लेता है, जो हमें 65_535 / 3 = 21_845 का मोटा अनुमान देता है। वास्तव में, यह अनुमान अतिरंजित है। निर्देश स्टैक के शीर्ष से फ़ील्ड में लिखने के लिए मान लेता है, जो पिछले निर्देशों में से एक है। और यह निर्देश कीमती बाइट्स भी लेता है। लेकिन अगर आप इसे ध्यान में नहीं रखते हैं, तब भी परिणामी संख्या 65_505 से काफी कम है।

संक्षेप में:

वर्ग फ़ाइल प्रारूप में गणना करने वाले तत्वों की अधिकतम संख्या लगभग 65_505 है
स्थैतिक अंतिम क्षेत्र आरंभीकरण तंत्र हमें और भी अधिक सीमित करता है। सैद्धांतिक रूप से - अधिकतम 21_845 तत्व, व्यवहार में यह संख्या और भी कम है

श्रृंखला के अंतिम लेख में, हम अस्वास्थ्यकर अनुकूलन और कक्षा फ़ाइलों की पीढ़ी पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

एनम भाग I में अधिकतम मान

पैमाइश

टोंटी

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