Java Challengers＃1：JVM中的方法重载

欢迎来到新的 Java Challengers 博客！本博客致力于挑战 Java 编程中的概念。掌握它们，你将成为一名技术娴熟的Java程序员。

本博客中的技术需要付出一些努力才能掌握，但它们会对你作为Java开发人员的日常体验产生重大影响。当你知道如何正确应用核心Java编程技术时，避免错误会更容易，并且当你确切知道Java代码中发生的情况时，跟踪错误会更容易。

你准备好开始掌握Java编程中的核心概念了吗？然后让我们开始我们的第一个Java挑战！

术语：方法重载

由于重载，开发人员倾向于认为这种技术会使系统过载，但事实并非如此。在编程中，方法重载意味着使用相同的方法名和不同的参数。

什么是方法重载？

方法重载 是一种编程技术，允许开发人员在同一个类中多次使用相同的方法名，但具有不同的参数。在这种情况下，我们说该方法是重载的。清单1显示了一个方法，其参数在数量，类型和顺序上有所不同。

清单1.三种类型的方法重载

Number of parameters:
public class Calculator {
  	void calculate(int number1, int number2) { }
  	void calculate(int number1, int number2, int number3) { }}
Type of parameters:
public class Calculator {
  	void calculate(int number1, int number2) { }
  	void calculate(double number1, double number2) { }
}
Order of parameters:
public class Calculator {
  	void calculate(double number1, int number2) { }
  	void calculate(int number1, double number2) { }
}

方法重载和原始类型

在清单1中，你可以看到基本类型int和double。我们将更多地使用这些和其他类型，所以花一点时间来回顾Java中的原始类型。

表1. Java中的原始类型

为什么我们要使用方法重载？

重载使你的代码更清晰，更易于阅读，它还可以帮助你避免程序中的错误。

与清单1相比，想象一个程序，其中有多个calculate()方法，其名称为calculate1 calculate2, calculate3. 。。不好，对吗？重载calculate()方法允许你使用相同的方法名称，同时仅更改需要更改的内容：参数。找到重载方法也很容易，因为它们在代码中组合在一起。

什么不是重载？

请注意，更改变量的名称 不是重载 。以下代码将无法编译：

public class Calculator {
	void calculate(int firstNumber, int secondNumber){}
	void calculate(int secondNumber, int thirdNumber){}
}

你也不能通过更改方法签名中的返回类型来重载方法。以下代码不会编译：

public class Calculator {
    double calculate(int number1, int number2){return 0.0;}
    long calculate(int number1, int number2){return 0;}
}

构造函数重载

你可以像对待方法一样重载构造函数：

public class Calculator {
	private int number1;
	private int number2;
	public Calculator(int number1) {this.number1 = number1;}
	public Calculator(int number1, int number2) {
		this.number1 = number1;
		this.number2 = number2;}
}

挑战方法重载！

你准备好迎接你的第一个Java挑战吗？我们来看看吧！

首先仔细查看以下代码。

清单2.高级方法重载挑战

public class AdvancedOverloadingChallenge3 {
  static String x = "";
  public static void main(String... doYourBest) {
     executeAction(1);
     executeAction(1.0);
     executeAction(Double.valueOf("5"));
     executeAction(1L);
     System.out.println(x);
  }
  static void executeAction(int ... var) {x += "a"; }
  static void executeAction(Integer var) {x += "b"; }
  static void executeAction(Object var)  {x += "c"; }
  static void executeAction(short var)   {x += "d"; }
  static void executeAction(float var)   {x += "e"; }
  static void executeAction(double var)  {x += "f"; }
}

好的，你已经查看了代码。输出是什么？

1.befe

2.bfce

3.efce

4.aecf

刚刚发生了什么？JVM如何编译重载方法

为了理解清单2中发生的事情，你需要了解有关JVM如何编译重载方法的一些信息。

首先，JVM是 智能懒惰的 ：它总是尽可能少地执行一个方法。因此，当你考虑JVM如何处理重载时，请记住三种重要的编译器技术：

1.宽化类型转换

2.box（自动装箱和拆箱）

3.可变参数

如果你从未遇到过这三种技术，那么一些示例应该有助于使它们清晰明了。请注意，JVM 按给定的顺序 执行它们。

这是一个宽化的例子：

int primitiveIntNumber = 5;
double primitiveDoubleNumber = primitiveIntNumber ;

这是宽化时基本类型的顺序：

图1.宽化时基本类型的顺序

以下是 自动装箱 的示例：

int primitiveIntNumber = 7;
Integer wrapperIntegerNumber = primitiveIntNumber;

注意编译此代码时幕后发生的事情：

Integer wrapperIntegerNumber = Integer.valueOf(primitiveIntNumber);

这是一个 拆箱 的例子  ：

Integer wrapperIntegerNumber = 7;
int primitiveIntNumber= wrapperIntegerNumber;

以下是编译此代码时幕后发生的事情：

int primitiveIntNumber = wrapperIntegerNumber.intValue();

这是一个 可变参数 的例子; 请注意，可变参数它始终是最后执行的：

execute(int… numbers){}

什么是可变参数？

用于可变数量参数，可变参数基本上是由三个点指定的值数组（...）我们可以传递许多int我们想要给这个方法的数字。

例如：

execute(1,3,4,6,7,8,8,6,4,6,88...); // We could continue…

可变参数非常方便，因为值可以直接传递给方法。如果我们使用数组，我们必须使用值实例化数组。

宽化：一个实际的例子

当我们将数字1直接传递给executeAction方法时，JVM会自动将其视为一个int。这就是为什么这个数字不适用于该executeAction(short var)方法。

同样，如果我们传递数字1.0，JVM会自动将该数字识别为a double。

当然，数字1.0也可以是a float，但类型是预先定义的。这就是executeAction(double var)清单2中调用该方法的原因。

当我们使用Double包装器类型时，有两种可能性：包装器数字可以解包为基本类型，也可以宽化为Object。（请记住，Java中的每个类都继承了Object类。）在这种情况下，JVM选择将Double类型宽化为一个Object，因为它比取消装箱所需的工作量少，正如我之前所解释的那样。

我们传递的最后一个数字是1L，因为我们这次指定了变量类型，所以它是long。

重载常见错误

到目前为止，你可能已经发现方法重载会让事情变得棘手，所以让我们考虑一下你可能遇到的一些挑战。

使用包装器进行自动装箱

Java是一种 强类型 编程语言，当我们使用包装器进行自动装箱时，我们必须记住一些事情。首先，以下代码将无法编译：

int primitiveIntNumber = 7;Double wrapperNumber = primitiveIntNumber;

自动装箱只适用于该double类型，因为编译此代码时发生的情况与以下内容相同：

Double number = Double.valueOf(primitiveIntNumber);

上面的代码将编译。第一种  int类型将被扩展为double，然后它将被包装成Double。但是当自动装箱时，没有类型宽化，函数Double.valueOf将收到一个double，而不是一个int。在这种情况下，自动装箱仅在我们强制转换时才有效，如下所示：

Double wrapperNumber = (double) primitiveIntNumber;

请记住，  Integer不能转换为Long和Float不能转换为Double。没有继承关系。这些每个类型--Integer，Long，Float，和Double-- 是一个Number和Object。

如有疑问，请记住包装数字可以扩展为Number或Object。（还有很多关于包装的探索，但我会将它留给另一篇文章。）

JVM中的硬编码数字类型

当我们没有为数字指定类型时，JVM将为我们执行此操作。如果我们直接在代码中使用数字1，JVM将创建它作为int。如果你尝试将1直接传递给接收short的方法，则无法编译。

例如：

class Calculator {
    public static void main(String… args) {
      // This method invocation will not compile
      // Yes, 1 could be char, short, byte but the JVM creates it as an int
      calculate(1);
    } 
    void calculate(short number) {}
}

使用数字1.0时将应用相同的规则; 虽然它可能是a float，但JVM会将此数字视为double：

class Calculator {
    public static void main(String… args) {
           // This method invocation will not compile
           // Yes, 1 could be float but the JVM creates it as double
           calculate(1.0);
    } 
    void calculate(float number) {}  
}

另一个常见错误是认为该Double包装类型或任何其他包装类型更适用于接收double的方法。事实上，对于JVM来说，将Double宽化到Object而不是将其拆箱为double类型花费的工作更少。

总而言之，当直接在Java代码中使用时，1将是int，1.0将是 double。宽化是最懒的执行路径，接下来是装箱或拆箱，最后的操作将始终是可变参数。

作为一个奇怪的事实，你知道这个char类型接受数字吗？

char anyChar = 127; // Yes, this is strange but it compiles

关于重载要记住什么

对于需要使用不同参数的相同方法名称的情况，重载是一种非常强大的技术。这是一种有用的技术，因为在代码中使用正确的名称会对可读性产生重大影响。你可以简单地重载它，而不是复制方法并为你的代码添加混乱。这样做可以使代码保持清洁，易于阅读，并降低了重复方法破坏系统某些部分的风险。

需要记住的是 ：当重载方法时，JVM将尽可能少地工作; 这是最懒惰的执行路径的顺序：

l首先是宽化

l第二是装箱

l第三是可变参数

需要注意的是 ：直接声明一个数字会产生棘手的情况：1将是int，而1.0将是 double。

还要记住，你可以使用语法显式声明这些类型，1F或1f用于float或者1D或1d用于 double。

这就是我们的第一个Java挑战，介绍了JVM在方法重载中的作用。重要的是要意识到JVM本质上是懒惰的，并且总是遵循最懒的执行路径。

答案

清单2中的Java Challenger的答案是：选项3. efce。

有关Java中方法重载的更多信息

· Java 101: Classes and objects in Java : A true beginner’s introduction to classes and objects, including short sections on methods and method overloading.

· Java 101: Elementary Java language features : Learn more about why it matters that Java is a strongly typed language and get a full introduction to primitive types in Java.

· Too many parameters in Java methods, Part 4 : Explore the limitations and disadvantages of method overloading, and how they may be remedied by integrating custom types and parameter objects.

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