为什么IndexOutOfBoundsException现在有一个在Java 16中具有长索引的构造函数？

Question

我正在检查JDK 16中IndexOutOfBoundsException的实现，并注意到引入了一个具有long索引的新构造函数：

/**
 * Constructs a new {@code IndexOutOfBoundsException} class with an
 * argument indicating the illegal index.
 *
 * <p>The index is included in this exception's detail message.  The
 * exact presentation format of the detail message is unspecified.
 *
 * @param index the illegal index.
 * @since 16
 */
public IndexOutOfBoundsException(long index) {
    super("Index out of range: " + index);
}

据我所知，数组索引通常是int值，这在语言规范章节§10.4中得到了确认：

数组必须由int值索引；short、byte或char值也可以用作索引值，因为它们经过一元数字提升(§5.6)并变成int值。

尝试使用long索引值访问数组组件会导致编译时错误。

什么时候使用这个long索引构造函数或者为什么需要它？

Answer 1

我在OpenJdk中找到了另一个与该更改相关的票证。如其中所述

明确地编写边界检查并不难，但它很容易犯一些小错误，比如引入溢出错误。从正确性和安全性/完整性的角度合并这些检查是有利的。此外，在某些情况下，它是一个优化的机会，通过一个内在的，某些检查和引导热点到无符号比较。

对Java平台的增强将使循环能够在大于int值的最小和最大范围的边界上进行优化，这需要对长值进行边界检查。

在外部内存访问API（JEP 393）中，内存段的界限表示为长值。由于涉及长的绑定检查目前还没有得到优化，因此外部内存访问API的实现不得不使用几种技巧来判断一个内存段是否可以被认为是“小”的（例如，其大小适合于int值），然后相应地对小段使用int操作。虽然在大多数情况下，这些变通方法隐藏在API实现中，但它们在复杂性和长期维护方面增加了很大的成本。

解决方案用长接受边界检查方法重载java.util.Objects中定义的现有int接受边界检查方法。

下面的静态方法被添加到java.util.Objects中。该规范与现有的具有相同方法名的int接受边界检查方法的规范相同。

/**
 * Checks if the {@code index} is within the bounds of the range from
 * {@code 0} (inclusive) to {@code length} (exclusive).
 *
 * <p>The {@code index} is defined to be out of bounds if any of the
 * following inequalities is true:
 * <ul>
 *  <li>{@code index < 0}</li>
 *  <li>{@code index >= length}</li>
 *  <li>{@code length < 0}, which is implied from the former inequalities</li>
 * </ul>
 *
 * @param index the index
 * @param length the upper-bound (exclusive) of the range
 * @return {@code index} if it is within bounds of the range
    
 * @throws IndexOutOfBoundsException if the {@code index} is out of bounds
   ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^     
 * @since 16
 */
public static
long checkIndex(long index, long length)

/**
 * Checks if the sub-range from {@code fromIndex} (inclusive) to
 * {@code toIndex} (exclusive) is within the bounds of range from {@code 0}
 * (inclusive) to {@code length} (exclusive).
 *
 * <p>The sub-range is defined to be out of bounds if any of the following
 * inequalities is true:
 * <ul>
 *  <li>{@code fromIndex < 0}</li>
 *  <li>{@code fromIndex > toIndex}</li>
 *  <li>{@code toIndex > length}</li>
 *  <li>{@code length < 0}, which is implied from the former inequalities</li>
 * </ul>
 *
 * @param fromIndex the lower-bound (inclusive) of the sub-range
 * @param toIndex the upper-bound (exclusive) of the sub-range
 * @param length the upper-bound (exclusive) the range
 * @return {@code fromIndex} if the sub-range within bounds of the range
 * @throws IndexOutOfBoundsException if the sub-range is out of bounds
   ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 * @since 16
 */
public static
long checkFromToIndex(long fromIndex, long toIndex, long length)

/**
 * Checks if the sub-range from {@code fromIndex} (inclusive) to
 * {@code fromIndex + size} (exclusive) is within the bounds of range from
 * {@code 0} (inclusive) to {@code length} (exclusive).
 *
 * <p>The sub-range is defined to be out of bounds if any of the following
 * inequalities is true:
 * <ul>
 *  <li>{@code fromIndex < 0}</li>
 *  <li>{@code size < 0}</li>
 *  <li>{@code fromIndex + size > length}, taking into account integer overflow</li>
 *  <li>{@code length < 0}, which is implied from the former inequalities</li>
 * </ul>
 *
 * @param fromIndex the lower-bound (inclusive) of the sub-interval
 * @param size the size of the sub-range
 * @param length the upper-bound (exclusive) of the range
 * @return {@code fromIndex} if the sub-range within bounds of the range
 * @throws IndexOutOfBoundsException if the sub-range is out of bounds
   ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 * @since 16
 */
public static
long checkFromIndexSize(long fromIndex, long size, long length)

将以下构造函数添加到java.lang.IndexOutOfBoundsException中：

/**
 * Constructs a new {@code IndexOutOfBoundsException} class with an
 * argument indicating the illegal index.
 *
 * <p>The index is included in this exception's detail message.  The
 * exact presentation format of the detail message is unspecified.
 *
 * @param index the illegal index.
 * @since 16
 */
public IndexOutOfBoundsException(long index)

Jira问题：添加实用程序方法来检查长索引和范围

Answer 2

引用备查意见：

这是由Project Panama促成的，它为Java提供了更好的本地堆访问。外部内存API（直接字节缓冲区的替换）允许对本机内存段进行长索引的堆访问，从而将此更改转化为IOOBE。--布莱恩·戈茨

它与以下特性增强(JDK-8255150)有关：添加用于检查长索引和范围的实用程序方法

说明
这与JDK-8135248有关。目标是添加一组类似的方法，但新方法不是对int参数进行操作，而是对长参数进行操作。

对象中的新方法有：

公共静态long checkIndex（long index,long length）公共静态long checkFromToIndex（long fromIndex,long toIndex,long length）公共静态long checkFromToIndex（long fromIndex,long size,long length）

它们镜像int实用程序方法。

与int checkIndex（）的情况一样，长checkIndex（）方法将被JIT编译为内部的。这允许JIT将checkIndex编译为无符号比较，并将其正确识别为范围检查，然后将其作为现有范围检查优化的候选项。这已经证明对巴拿马的MemorySegment很重要，并且这个改变的原型（有一些额外的c2改进）表明巴拿马的微基准测试结果显著改善。

关于这个主题的另一个来源：JDK 16：检查索引和长的范围：

在我的上一篇文章中，我描述了JDK16早期访问Build25中添加的日周期支持。该版本还添加了检查长值的索引和范围的方法，这也是本文的主题。JDK-8255150（“add utility methods to check long indexes and Rangement”）是用于添加用于检查long indexes和Rangement的实用工具方法的增强功能，类似于JDK-8135248（“add utility methods to check indexes and Rangement”）在JDK9中为整数添加的功能。JDK-8255150指出，“目标是添加一组类似的方法[如JDK-8135248]，但新方法不是对int参数进行操作，而是对长参数进行操作。”

这些新添加的长支持方法的最大受益者可能是外部内存访问API的作者、维护人员和用户，如以下邮件列表中所述：“为了利用基于int的索引检查的内在特性，我们必须跳过外部内存访问API的实现过程中的许多环节，即使这样，我们也不涉及数字大于int的情况。期待着能够移除那些黑客！“