Претоварване на метода в JVM

Добре дошли в новия блог на Java Challengers ! Този блог е посветен на предизвикателни концепции в програмирането на Java. Овладейте ги и ще бъдете на път да станете висококвалифициран Java програмист.

Техниките в този блог изискват някои усилия за усвояване, но те ще направят голяма разлика в ежедневния ви опит като разработчик на Java. Избягването на грешки е по-лесно, когато знаете как правилно да прилагате основните техники за програмиране на Java, а проследяването на грешки е много по-лесно, когато знаете точно какво се случва с вашия Java код.

Готови ли сте да започнете да овладявате основни концепции в програмирането на Java? Тогава да започнем с първия ни Java Challenger!  

Терминология: Претоварване на метода

Поради термина претоварване , разработчиците са склонни да мислят, че тази техника ще претовари системата, но това не е вярно. При програмирането претоварването на метода означава използване на едно и също име на метод с различни параметри. 

Какво е претоварване на метода?

Претоварването на метода е техника на програмиране, която позволява на разработчиците да използват едно и също име на метод няколко пъти в един и същи клас, но с различни параметри. В този случай казваме, че методът е претоварен. Листинг 1 показва един метод, чиито параметри се различават по брой, тип и ред.

Листинг 1. Три вида претоварване на метода

 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) { } } 

Претоварване на метода и примитивни типове

В Листинг 1 виждате примитивните типове intи double. Ще работим повече с тези и други типове, така че отделете малко време, за да прегледате примитивните типове в Java.

Таблица 1. Примитивни типове в Java

Тип Обхват По подразбиране Размер Примерни литерали
 boolean  истина или лъжа  невярно  1 бит  вярно невярно
 byte  -128 .. 127  0  8 бита  1, -90, 128
 char  Unicode знак или 0 до 65 536  \ u0000  16 бита  „a“, „\ u0031“, „\ 201“, „\ n“, 4
 short  -32,768 .. 32,767  0  16 бита  1, 3, 720, 22 000
 int  -2,147,483,648 .. 2,147,483,647  0  32 бита  -2, -1, 0, 1, 9
 long  -9,223,372,036,854,775,808 до 9,223,372,036,854,775,807  0  64 бита  -4000L, -900L, 10L, 700L
 float  3,40282347 x 1038, 1,40239846 x 10-45  0,0  32 бита  1.67e200f, -1.57e-207f, .9f, 10.4F
 double

 1.7976931348623157 x 10308, 4.9406564584124654 x 10-324

 0,0  64 бита  1.e700d, -123457e, 37e1d

Защо трябва да използвам претоварване на метода?

Претоварването прави кода ви по-чист и по-лесен за четене и може също да ви помогне да избегнете грешки във вашите програми.

За разлика от Листинг 1, представете си програма, в която сте имали множество calculate()методи с имена като calculate1 calculate2,, calculate3. . . не е добре, нали? Претоварването на calculate()метода ви позволява да използвате същото име на метод, като същевременно променяте само това, което трябва да промените: параметрите. Също така е много лесно да се намерят претоварени методи, защото те са групирани във вашия код.

Какво претоварване не е

Имайте предвид, че промяната на името на променлива не е претоварване. Следният код няма да се компилира:

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

Също така не можете да претоварите метод, като промените типа на връщане в сигнатурата на метода. Следният код също няма да се компилира:

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

Претоварване на конструктора

Можете да претоварите конструктор по същия начин, както метода:

 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; } } 

Приемете предизвикателството за претоварване на метода!

Готови ли сте за първия си Java Challenger? Нека разберем!

Започнете с внимателен преглед на следния код.

Списък 2. Разширено предизвикателство за претоварване на метод

 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"; } } 

Добре, прегледахте кода. Каква е продукцията?

  1. befe
  2. bfce
  3. efce
  4. aecf

Проверете отговора си тук.

Какво се случи току що? Как JVM компилира претоварени методи

За да разберете какво се е случило в Листинг 2, трябва да знаете някои неща за това как JVM компилира претоварени методи.

На първо място, JVM е интелигентно мързелив : той винаги ще положи най-малкото възможно усилие за изпълнение на метод. По този начин, когато мислите за това как JVM се справя с претоварването, имайте предвид три важни техники на компилатора:

  1. Разширяване
  2. Бокс (автобокс и разопаковане)
  3. Варарги

Ако никога не сте се сблъсквали с тези три техники, няколко примера трябва да ви помогнат да станете ясни. Имайте предвид, че JVM ги изпълнява в дадения ред .

Ето пример за разширяване :

 int primitiveIntNumber = 5; double primitiveDoubleNumber = primitiveIntNumber ; 

Това е редът на примитивните типове при разширяване:

Рафаел дел Неро

Ето пример за автоматично боксиране :

 int primitiveIntNumber = 7; Integer wrapperIntegerNumber = primitiveIntNumber; 

Обърнете внимание какво се случва зад кулисите, когато се компилира този код:

 Integer wrapperIntegerNumber = Integer.valueOf(primitiveIntNumber); 

И ето пример за  разопаковане :

 Integer wrapperIntegerNumber = 7; int primitiveIntNumber= wrapperIntegerNumber; 

Ето какво се случва зад кулисите, когато се компилира този код:

 int primitiveIntNumber = wrapperIntegerNumber.intValue(); 

И ето пример за варарги ; забележка, която varargsвинаги е последната, която трябва да бъде изпълнена:

 execute(int… numbers){} 

Какво е varargs?

Used for variable arguments, varargs is basically an array of values specified by three dots (…) We can pass however many int numbers we want to this method.

For example:

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

Varargs is very handy because the values can be passed directly to the method. If we were using arrays, we would have to instantiate the array with the values.

Widening: A practical example

When we pass the number 1 directly to the executeAction method, the JVM automatically treats it as an int. That’s why the number doesn't go to the executeAction(short var) method.

Similarly, if we pass the number 1.0, the JVM automatically recognizes that number as a double.

Of course, the number 1.0 could also be a float, but the type is pre-defined. That’s why the executeAction(double var) method is invoked in Listing 2.

When we use the Double wrapper type, there are two possibilities: either the wrapper number could be unboxed to a primitive type, or it could be widened into an Object. (Remember that every class in Java extends the Object class.) In that case, the JVM chooses to wided the Double type to an Object because it takes less effort than unboxing would,  as I explained before.

The last number we pass is 1L, and because we've specified the variable type this time, it is long.

Video challenge! Debugging method overloading

Debugging is one of the easiest ways to fully absorb programming concepts while also improving your code. In this video you can follow along while I debug and explain the method overloading challenge:

Common mistakes with overloading

By now you’ve probably figured out that things can get tricky with method overloading, so let’s consider a few of the challenges you will likely encounter.

Autoboxing with wrappers

Java is a strongly typed programming language, and when we use autoboxing with wrappers there are some things we have to keep in mind. For one thing, the following code won't compile:

 int primitiveIntNumber = 7; Double wrapperNumber = primitiveIntNumber; 

Autoboxing will only work with the double type because what happens when you compile this code is the same as the following:

 Double number = Double.valueOf(primitiveIntNumber); 

The above code will compile. The first int type will be widened to double and then it will be boxed to Double. But when autoboxing, there is no type widening and the constructor from Double.valueOf will receive a double, not an int. In this case, autoboxing would only work if we applied a cast, like so:

 Double wrapperNumber = (double) primitiveIntNumber; 

Remember that Integer cannot be Long and Float cannot be Double. There is no inheritance. Each of these types--Integer, Long, Float, and Double--is a Number and an Object.

When in doubt, just remember that wrapper numbers can be widened to Number or Object. (There is a lot more to explore about wrappers but I will leave it for another post.)

Hard-coded number types in the JVM

When we don’t specify a type to a number, the JVM will do it for us. If we use the number 1 directly in the code, the JVM will create it as an int. If you try to pass 1 directly to a method that is receiving a short, it won’t compile.

For example:

 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) {} } 

The same rule will be applied when using the number 1.0; although it could be a float, the JVM will treat this number as a 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) {} } 

Another common mistake is to think that the Double or any other wrapper type would be better suited to the method that is receiving a double. In fact, it takes less effort for the JVM to widen the Double wrapper to an Object instead of unboxing it to a double primitive type.

To sum up, when used directly in Java code, 1 will be int and 1.0 will be double. Widening is the laziest path to execution, boxing or unboxing comes next, and the last operation will always be varargs.

As a curious fact, did you know that the char type accepts numbers?

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

What to remember about overloading

Overloading is a very powerful technique for scenarios where you need the same method name with different parameters. It’s a useful technique because having the right name in your code makes a big difference for readability. Rather than duplicate the method and add clutter to your code, you may simply overload it. Doing this keeps your code clean and easy to read, and it reduces the risk that duplicate methods will break some part of the system.

What to keep in mind: When overloading a method the JVM will make the least effort possible; this is the order of the laziest path to execution:

  • First is widening
  • Second is boxing
  • Third is Varargs

What to watch out for: Tricky situations will arise from declaring a number directly: 1 will be int and 1.0 will be double.

Also remember that you can declare these types explicitly using the syntax of 1F or 1f for a float or 1D or 1d for a double.

That concludes our first Java Challenger, introducing the JVM’s role in method overloading. It is important to realize that the JVM is inherently lazy, and will always follow the laziest path to execution.

 

Answer key

The answer to the Java Challenger in Listing 2 is: Option 3. efce.

More about method overloading in Java

  • 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.
  • Твърде много параметри в Java методите, Част 4: Разгледайте ограниченията и недостатъците на претоварването на методите и как те могат да бъдат отстранени чрез интегриране на персонализирани типове и обекти на параметри.

Тази история „Претоварване на метода в JVM“ първоначално е публикувана от JavaWorld.