Java中"Test(Object...args){}"方法聲明的理解——J2SE5的“Varargs”機(jī)制收藏
轉(zhuǎn)自：
孫海濤 (sun.haitao@126.com) http://blog.csdn.net/avius
2004年8月5日最初發(fā)表，2004年8月19日最后修訂
J2SE 1.5提供了“Varargs”機(jī)制。借助這一機(jī)制，可以定義能和多個實參相匹配的形參。從而，可以用一種更簡單的方式，來傳遞個數(shù)可變的實參。本文介紹這一機(jī)制的使用方法，以及這一機(jī)制與數(shù)組、泛型、重載之間的相互作用時的若干問題。
J2SE 1.5提供了“Varargs”機(jī)制。借助這一機(jī)制，可以定義能和多個實參相匹配的形參。從而，可以用一種更簡單的方式，來傳遞個數(shù)可變的實參。本文介紹這一機(jī)制的使用方法，以及這一機(jī)制與數(shù)組、泛型、重載之間的相互作用時的若干問題。
到J2SE 1.4為止，一直無法在Java程序里定義實參個數(shù)可變的方法——因為Java要求實參（Arguments）和形參（Parameters）的數(shù)量和類型都必須逐一匹配，而形參的數(shù)目是在定義方法時就已經(jīng)固定下來了。盡管可以通過重載機(jī)制，為同一個方法提供帶有不同數(shù)量的形參的版本，但是這仍然不能達(dá)到讓實參數(shù)量任意變化的目的。
然而，有些方法的語義要求它們必須能接受個數(shù)可變的實參——例如著名的main方法，就需要能接受所有的命令行參數(shù)為實參，而命令行參數(shù)的數(shù)目，事先根本無法確定下來。
對于這個問題，傳統(tǒng)上一般是采用“利用一個數(shù)組來包裹要傳遞的實參”的做法來應(yīng)付。
1. 用數(shù)組包裹實參
“用數(shù)組包裹實參”的做法可以分成三步：首先，為這個方法定義一個數(shù)組型的參數(shù)；然后在調(diào)用時，生成一個包含了所有要傳遞的實參的數(shù)組；最后，把這個數(shù)組作為一個實參傳遞過去。
這種做法可以有效的達(dá)到“讓方法可以接受個數(shù)可變的參數(shù)”的目的，只是調(diào)用時的形式不夠簡單。
J2SE 1.5中提供了Varargs機(jī)制，允許直接定義能和多個實參相匹配的形參。從而，可以用一種更簡單的方式，來傳遞個數(shù)可變的實參。
Varargs的含義
大體說來，“Varargs”是“variable number of arguments”的意思。有時候也被簡單的稱為“variable arguments”，不過因為這一種叫法沒有說明是什么東西可變，所以意義稍微有點模糊。
2. 定義實參個數(shù)可變的方法
只要在一個形參的“類型”與“參數(shù)名”之間加上三個連續(xù)的“.”（即“...”，英文里的句中省略號），就可以讓它和不確定個實參相匹配。而一個帶有這樣的形參的方法，就是一個實參個數(shù)可變的方法。
清單1：一個實參個數(shù)可變的方法
private static int sumUp(int... values) { }
注意，只有最后一個形參才能被定義成“能和不確定個實參相匹配”的。因此，一個方法里只能有一個這樣的形參。另外，如果這個方法還有其它的形參，要把它們放到前面的位置上。
編譯器會在背地里把這最后一個形參轉(zhuǎn)化為一個數(shù)組形參，并在編譯出的class文件里作上一個記號，表明這是個實參個數(shù)可變的方法。
清單2：實參個數(shù)可變的方法的秘密形態(tài)
private static int sumUp(int[] values) { }
由于存在著這樣的轉(zhuǎn)化，所以不能再為這個類定義一個和轉(zhuǎn)化后的方法簽名一致的方法。
清單3：會導(dǎo)致編譯錯誤的組合
private static int sumUp(int... values) { } private static int sumUp(int[] values) { }
空白的存亡問題
根據(jù)J2SE 1.5的語法，在“...”前面的空白字符是可有可無的。這樣就有在“...”前面添加空白字符（形如“Object ... args”）和在“...”前面不加空白字符（形如“Object... args”）的兩種寫法。因為目前和J2SE 1.5相配合的Java Code Conventions還沒有正式發(fā)布，所以無法知道究竟哪一種寫法比較正統(tǒng)。不過，考慮到數(shù)組參數(shù)也有“Object [] args”和“Object[] args”兩種書寫方式，而正統(tǒng)的寫法是不在“[]”前添加空白字符，似乎采取不加空白的“Object... args”的寫法在整體上更協(xié)調(diào)一些。
3. 調(diào)用實參個數(shù)可變的方法
只要把要傳遞的實參逐一寫到相應(yīng)的位置上，就可以調(diào)用一個實參個數(shù)可變的方法。不需要其它的步驟。
清單4：可以傳遞若干個實參
sumUp(1, 3, 5, 7);
在背地里，編譯器會把這種調(diào)用過程轉(zhuǎn)化為用“數(shù)組包裹實參”的形式：
清單5：偷偷出現(xiàn)的數(shù)組創(chuàng)建
sumUp(new int[]{1, 2, 3, 4});
另外，這里說的“不確定個”也包括零個，所以這樣的調(diào)用也是合乎情理的：
清單6：也可以傳遞零個實參
sumUp();
這種調(diào)用方法被編譯器秘密轉(zhuǎn)化之后的效果，則等同于這樣：
清單7：零實參對應(yīng)空數(shù)組
sumUp(new int[]{});
注意這時傳遞過去的是一個空數(shù)組，而不是null。這樣就可以采取統(tǒng)一的形式來處理，而不必檢測到底屬于哪種情況。
4. 處理個數(shù)可變的實參
處理個數(shù)可變的實參的辦法，和處理數(shù)組實參的辦法基本相同。所有的實參，都被保存到一個和形參同名的數(shù)組里。根據(jù)實際的需要，把這個數(shù)組里的元素讀出之后，要蒸要煮，就可以隨意了。
清單8：處理收到的實參們
private static int sumUp(int... values) { int sum = 0; for (int i = 0; i < values.length; i++) { sum += values[i]; } return sum; }
5. 轉(zhuǎn)發(fā)個數(shù)可變的實參
有時候，在接受了一組個數(shù)可變的實參之后，還要把它們傳遞給另一個實參個數(shù)可變的方法。因為編碼時無法知道接受來的這一組實參的數(shù)目，所以“把它們逐一寫到該出現(xiàn)的位置上去”的做法并不可行。不過，這并不意味著這是個不可完成的任務(wù)，因為還有另外一種辦法，可以用來調(diào)用實參個數(shù)可變的方法。
在J2SE 1.5的編譯器的眼中，實參個數(shù)可變的方法是最后帶了一個數(shù)組形參的方法的特例。因此，事先把整組要傳遞的實參放到一個數(shù)組里，然后把這個數(shù)組作為最后一個實參，傳遞給一個實參個數(shù)可變的方法，不會造成任何錯誤。借助這一特性，就可以順利的完成轉(zhuǎn)發(fā)了。
清單9：轉(zhuǎn)發(fā)收到的實參們
public class PrintfSample { public static void main(String[] args) { //打印出“Pi:3.141593 E:2.718282” printOut("Pi:%f E:%f\n", Math.PI, Math.E); } private static void printOut(String format, Object... args) { //J2SE 1.5里PrintStream新增的printf(String format, Object... args)方法 System.out.printf(format, args); } }
Java里的“printf”和“sprintf”
C語言里的printf（按一定的格式輸出字符串）和sprintf（按一定的格式組合字符串）是十分經(jīng)典的使用Varargs機(jī)制的例子。在 J2SE 1.5中，也分別在java.io.PrintStream類和java.lang.String類中提供了類似的功能。
按一定的格式輸出字符串的功能，可以通過調(diào)用PrintStream對象的printf(String format, Object... args)方法來實現(xiàn)。
按一定的格式組合字符串的工作，則可以通過調(diào)用String類的String format(String format, Object... args)靜態(tài)方法來進(jìn)行。
6. 是數(shù)組？不是數(shù)組？
盡管在背地里，編譯器會把能匹配不確定個實參的形參，轉(zhuǎn)化為數(shù)組形參；而且也可以用數(shù)組包了實參，再傳遞給實參個數(shù)可變的方法；但是，這并不表示“能匹配不確定個實參的形參”和“數(shù)組形參”完全沒有差異。
一個明顯的差異是，如果按照調(diào)用實參個數(shù)可變的方法的形式，來調(diào)用一個最后一個形參是數(shù)組形參的方法，只會導(dǎo)致一個“cannot be applied to”的編譯錯誤。
清單10：一個“cannot be applied to”的編譯錯誤
private static void testOverloading(int[] i) { System.out.println("A"); } public static void main(String[] args) { testOverloading(1, 2, 3);//編譯出錯 }
由于這一原因，不能在調(diào)用只支持用數(shù)組包裹實參的方法的時候（例如在不是專門為J2SE 1.5設(shè)計第三方類庫中遺留的那些），直接采用這種簡明的調(diào)用方式。
如果不能修改原來的類，為要調(diào)用的方法增加參數(shù)個數(shù)可變的版本，而又想采用這種簡明的調(diào)用方式，那么可以借助“引入外加函數(shù)（Introduce Foreign Method）”和“引入本地擴(kuò)展（Intoduce Local Extension）”的重構(gòu)手法來近似的達(dá)到目的。
7. 當(dāng)個數(shù)可變的實參遇到泛型
J2SE 1.5中新增了“泛型”的機(jī)制，可以在一定條件下把一個類型參數(shù)化。例如，可以在編寫一個類的時候，把一個方法的形參的類型用一個標(biāo)識符（如T）來代表，至于這個標(biāo)識符到底表示什么類型，則在生成這個類的實例的時候再行指定。這一機(jī)制可以用來提供更充分的代碼重用和更嚴(yán)格的編譯時類型檢查。
不過泛型機(jī)制卻不能和個數(shù)可變的形參配合使用。如果把一個能和不確定個實參相匹配的形參的類型，用一個標(biāo)識符來代表，那么編譯器會給出一個“generic array creation”的錯誤。
清單11：當(dāng)Varargs遇上泛型
private static <T> void testVarargs(T... args) {//編譯出錯 }
造成這個現(xiàn)象的原因在于J2SE 1.5中的泛型機(jī)制的一個內(nèi)在約束——不能拿用標(biāo)識符來代表的類型來創(chuàng)建這一類型的實例。在出現(xiàn)支持沒有了這個約束的Java版本之前，對于這個問題，基本沒有太好的解決辦法。
不過，傳統(tǒng)的“用數(shù)組包裹”的做法，并不受這個約束的限制。
清單12：可以編譯的變通做法
private static <T> void testVarargs(T[] args) { for (int i = 0; i < args.length; i++) { System.out.println(args[i]); } }
8. 重載中的選擇問題
Java支持“重載”的機(jī)制，允許在同一個類擁有許多只有形參列表不同的方法。然后，由編譯器根據(jù)調(diào)用時的實參來選擇到底要執(zhí)行哪一個方法。
傳統(tǒng)上的選擇，基本是依照“特殊者優(yōu)先”的原則來進(jìn)行。一個方法的特殊程度，取決于為了讓它順利運(yùn)行而需要滿足的條件的數(shù)目，需要條件越多的越特殊。
在引入Varargs機(jī)制之后，這一原則仍然適用，只是要考慮的問題豐富了一些——傳統(tǒng)上，一個重載方法的各個版本之中，只有形參數(shù)量與實參數(shù)量正好一致的那些有被進(jìn)一步考慮的資格。但是Varargs機(jī)制引入之后，完全可以出現(xiàn)兩個版本都能匹配，在其它方面也別無二致，只是一個實參個數(shù)固定，而一個實參個數(shù)可變的情況。
遇到這種情況時，所用的判定規(guī)則是“實參個數(shù)固定的版本優(yōu)先于實參個數(shù)可變的版本”。
清單13：實參個數(shù)固定的版本優(yōu)先
public class OverloadingSampleA { public static void main(String[] args) { testOverloading(1);//打印出A testOverloading(1, 2);//打印出B testOverloading(1, 2, 3);//打印出C } private static void testOverloading(int i) { System.out.println("A"); } private static void testOverloading(int i, int j) { System.out.println("B"); } private static void testOverloading(int i, int... more) { System.out.println("C"); } }
如果在編譯器看來，同時有多個方法具有相同的優(yōu)先權(quán)，它就會陷入無法就到底調(diào)用哪個方法作出一個選擇的狀態(tài)。在這樣的時候，它就會產(chǎn)生一個 “reference to 被調(diào)用的方法名 is ambiguous”的編譯錯誤，并耐心的等候作了一些修改，足以免除它的迷惑的新源代碼的到來。
在引入了Varargs機(jī)制之后，這種可能導(dǎo)致迷惑的情況，又增加了一些。例如現(xiàn)在可能會有兩個版本都能匹配，在其它方面也如出一轍，而且都是實參個數(shù)可變的沖突發(fā)生。
清單14：左右都不是，為難了編譯器
public class OverloadingSampleB { public static void main(String[] args) { testOverloading(1, 2, 3);//編譯出錯 } private static void testOverloading(Object... args) { } private static void testOverloading(Object o, Object... args) { } }
另外，因為J2SE 1.5中有“Autoboxing/Auto-Unboxing”機(jī)制的存在，所以還可能發(fā)生兩個版本都能匹配，而且都是實參個數(shù)可變，其它方面也一模一樣，只是一個能接受的實參是基本類型，而另一個能接受的實參是包裹類的沖突發(fā)生。
清單15：Autoboxing/Auto-Unboxing帶來的新問題
public class OverloadingSampleC { public static void main(String[] args) { /* 編譯出錯 */ testOverloading(1, 2); /* 還是編譯出錯 */ testOverloading(new Integer(1), new Integer(2)); } private static void testOverloading(int... args) { } private static void testOverloading(Integer... args) { } }
9. 歸納總結(jié)
和“用數(shù)組包裹”的做法相比，真正的實參個數(shù)可變的方法，在調(diào)用時傳遞參數(shù)的操作更為簡單，含義也更為清楚。不過，這一機(jī)制也有它自身的局限，并不是一個完美無缺的解決方案。