2.5 重载
在同一个类中,如果多个方法有相同的方法名称、不同的参数类型、参数个数、参数顺序,即称为重载,比如一个类中有多个构造方法。String 类中的valueOf 是比较著名的重载案例,它有9 个方法,可以将输入的基本数据类型、数组、Object 等转化成为字符串。在编译器的眼里,方法名称+ 参数列表,组成一个唯一键,称为方法签名,JVM 通过这个唯一键决定调用哪种重载的方法。注意,方法返回值并非是这个组合体中的一员,所以在使用重载机制时,不能有两个方法名称完全相同,参数类型和个数也相同,但是返回类型不同的方法。如下示例代码:
public class SameMethodSignature {
public void methodForOverload() {}
// 编译出错。返回值并不是方法签名的一部分
public int methodForOverload() {
return 7;
}
// 编译出错。访问控制符也不是方法签名的一部分
private void methodForOverload() {}
// 编译出错。静态标识符也不是方法签名的一部分
public static void methodForOverload() {}
// 编译出错。final 标识符也不是方法签名的一部分
private final void methodForOverload() {}
}
重载似乎是比较容易理解和掌握的编程技能,有时仅凭肉眼判断就能知道应调用哪种重载方法,特别是如下代码所示的第一种方法和第二种方法。前者是无参的,后者参数是int param,但是后边的三种方法,只是参数类型不同罢了。这时,如果调用methodForOverload(7),猜猜,到底调用的是谁呢(JDK11 环境)?
public class OverloadMethods {
// 第一种方法:无参
public void overloadMethod() {
System.out.println(" 无参方法");
}
// 第二种方法:基本数据类型
public void methodForOverload(int param) {
System.out.println(" 参数为基本类型int 的方法");
}
// 第三种方法:包装数据类型
public void methodForOverload(Integer param) {
System.out.println(" 参数为包装类型Integer 的方法");
}
// 第四种方法:可变参数,可以接受0 ~ n 个Integer 对象
public void methodForOverload(Integer... param) {
System.out.println(" 可变参数方法");
}
// 第五种方法:Object 对象
public void methodForOverload(Object param) {
System.out.println(" 参数为Object 的方法");
}
}
先看这五种方法对应的字节签名有何异同点。
// V 表示Void 返回值
public overloadMethod()V
// I 就是代表int 基本数据类型,而非Integer
public methodForOverload(I)V
// L 表示输入参数是对象,然后跟着package+ 类名 (第1处)
public methodForOverload(Ljava/lang/Integer;)V
// varargs 表示可变参数 (第2处)
public varargs methodForOverload([Ljava/lang/Integer;]V
// L 同样表示对象参数
public methodForOverload(Ljava/lang/Object;)V
第1处与第2处的区别是后者加了varargs 标识,即可变参数,参数个数可以是0或多个,也就是说,它和第1、2、3 个方法都是有可能争抢地盘的。首先,如果调用methodForOverload(),假如在无参方法缺席的情况下,也会调用到可变参数方法。但是如果无参方法在场,就不需要可变参数方法了。现在对这个类来说,methodForOverload(7) 到底花落谁家? JVM 在重载方法中,选择合适的目标方法的顺序如下:
(1)精确匹配。
(2)如果是基本数据类型,自动转换成更大表示范围的基本类型。
(3)通过自动拆箱与装箱。
(4)通过子类向上转型继承路线依次匹配。
(5)通过可变参数匹配。
精确匹配优先,这是毫无疑问的。int 在和Integer 的较量中胜出,因为不需要自动装箱,所以7 会调用int 参数的方法。如果是new Integer(7) 的话,Integer 参数的方法胜出。
如果本方法只有methodForOverload(long),则可以接收methodForOverload(3) 的实参调用;反之,如果只有methodForOverload(int),而传入long 值,则会编译出错。基本数据类型转化为表示范围更大的基本数据类型优先于自动装箱,即int 转为long,优先于装箱为Integer。
注意,null 可以匹配任何类对象,在查找目标方法时,是从最底层子类依次向上查找的。在本例中,如果methodForOverload(null),则会调用参数为Integer 的方法。第一,因为Integer 是一个类;第二,它是Object 的子类。在示例代码中,如果还有单个String 类型参数的方法,则会编译出错,因为null 不知道该选择Integer,还是String。
根据上述匹配顺序, 可变参数在竞争中明显处于弱势地位。如果调用methodForOverload(13,14),此时有两个参数,虽然有自动装箱的开销,但可变参数仍会执行这种方法请求。
最后,有些程序员好奇心特别强,刚才不是说7 是匹配基本数据类型优先,而new Integer(7) 是匹配包装类优先的,那如果这样定义:
public void methodForOverload(int param1, Integer param2) {}
public void methodForOverload(Integer param3, int param4) {}
这种定义方式就是在考验编译器的忍耐底线, 虽然编译器的内心是崩溃的, 但是这样定义是可以编译通过的, 这也是一种重载方式。但此时调用methodForOverload(13,14) 会彻底让编译器失控,如图2-9 所示。
图2-9 相似重载方法调用出错
我们设想一下假如输入参数为7,一个类中只有methodForOverload(Object param)和methodForOverload(Integer... param) 两种方法, 根据目标方法匹配顺序,methodForOverload(7) 先自动装箱,然后向上转型,遇到Object。这个规则优先于调用可变参数的重载方法。
父类的公有实例方法与子类的公有实例方法可以存在重载关系。不管继承关系如何复杂,重载在编译时可以根据规则知道调用哪种目标方法。所以,重载又称为静态绑定。