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JVM執(zhí)行方法調(diào)用（一）- 重載與重寫

韓冰 / 528人閱讀

摘要：重寫語言中的定義子類方法有一個方法與父類方法的名字相同且參數(shù)類型相同。父類方法的返回值可以替換掉子類方法的返回值。思維導(dǎo)圖參考文檔極客時間深入拆解虛擬機(jī)是如何執(zhí)行方法調(diào)用的上廣告

原文

回顧Java語言中的重載與重寫，并且看看JVM是怎么處理它們的。

重載Overload

定義：

在同一個類中有多個方法，它們的名字相同，但是參數(shù)類型不同。

或者，父子類中，子類有一個方法與父類非私有方法名字相同，但是參數(shù)類型不同。那么子類的這個方法對父類方法構(gòu)成重載。

JVM是怎么處理重載的？其實(shí)是編譯階段編譯器就已經(jīng)決定好調(diào)用哪一個重載方法?？聪旅娲a：

class Overload {
  void invoke(Object obj, Object... args) { }
  void invoke(String s, Object obj, Object... args) { }

  void test1() {
    // 調(diào)用第二個 invoke 方法
    invoke(null, 1);    
  }
  void test2() {
    // 調(diào)用第二個 invoke 方法
    invoke(null, 1, 2); 
  }
  void test3() {
    // 只有手動繞開可變長參數(shù)的語法糖，才能調(diào)用第一個invoke方法
    invoke(null, new Object[]{1}); 
  }
}

上面的注釋告訴了我們結(jié)果，那么怎么才能證明上面的注釋呢？我們利用javap觀察字節(jié)碼可以知道。

$ javac Overload.java
$ javap -c Overload.java

Compiled from "Overload.java"
class Overload {
  ...
  void invoke(java.lang.Object, java.lang.Object...);
    Code:
       0: return
  void invoke(java.lang.String, java.lang.Object, java.lang.Object...);
    Code:
       0: return
  void test1();
    Code:
      ...
      10: invokevirtual #4  // Method invoke:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/Object;[Ljava/lang/Object;)V
      13: return
  void test2();
    Code:
      ...
      17: invokevirtual #4  // Method invoke:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/Object;[Ljava/lang/Object;)V
      20: return
  void test3();
    Code:
      ...
      13: invokevirtual #5  // Method invoke:(Ljava/lang/Object;[Ljava/lang/Object;)V
      16: return
}

這里面有很多JVM指令，你暫且不用關(guān)心，我們看test1、test2、test3方法調(diào)用的是哪個方法：

  void test1();
    Code:
      ...
      10: invokevirtual #4  // Method invoke:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/Object;[Ljava/lang/Object;)V
      13: return

invoke是方法名，(Ljava/lang/String;Ljava/lang/Object;[Ljava/lang/Object;)V則是方法描述符。這里翻譯過來就是void invoke(String, Object, Object[])，Java的可變長參數(shù)實(shí)際上就是數(shù)組，所以等同于void invoke(String, Object, Object...)。同理，test2調(diào)用的是void invoke(String, Object, Object...)，test3調(diào)用的是void invoke(Object, Object...)。關(guān)于方法描述符的詳參JVM Spec - 4.3.2. Field Descriptors和JVM Spec - 4.3.3. Method Descriptors。

所以重載方法的選擇是在編譯過程中就已經(jīng)決定的，下面是編譯器的匹配步驟：

不允許自動拆裝箱，不允許可變長參數(shù)，嘗試匹配

如果沒有匹配到，則允許自動拆裝箱，不允許可變長參數(shù)，嘗試匹配

如果沒有匹配到，則允許自動拆裝箱，允許可變長參數(shù)，嘗試匹配

注意：編譯器是根據(jù)實(shí)參類型來匹配，實(shí)參類型和實(shí)際類型不是一個概念

如果在一個步驟里匹配到了多個方法，則根據(jù)形參類型來找最貼切的。在上面的例子中第一個invoke的參數(shù)是Object, Object...，第二個invoke的參數(shù)是String, Object, Object...，兩個方法的第一個參數(shù)String是Object的子類，因此更為貼切，所以invoke(null, 1, 2)會匹配到第二個invoke方法上。

重寫Override

Java語言中的定義：

子類方法有一個方法與父類方法的名字相同且參數(shù)類型相同。

父類方法的返回值可以替換掉子類方法的返回值。也就是說父類方法的返回值類型：

要么和子類方法返回值類型一樣。

要么是子類方法返回值類型的父類。

兩者都是非私有、非靜態(tài)方法。

（更多詳細(xì)信息可參考Java Language Spec - 8.4.8. Inheritance, Overriding, and Hiding，這里除了有更精確詳細(xì)的重寫的定義，同時包含了范型方法的重寫定義。）

但是JVM中對于重寫的定義則有點(diǎn)不同：

子類方法的名字與方法描述符與父類方法相同。

兩者都是非私有、非靜態(tài)方法。

（更多詳細(xì)信息可參考JVM Spec - 5.4.5. Overriding）

注意上面提到的方法描述符，前面講過方法描述符包含了參數(shù)類型及返回值，JVM要求這兩個必須完全相同才可以，但是Java語言說的是參數(shù)類型相同但是返回值類型可以不同。Java編譯器通過創(chuàng)建Bridge Method來解決這個問題，看下面代碼：

class A {
  Object f() {
    return null;
  }
}
class C extends A {
  Integer f() {
    return null;
  }
}

然后用javap查看編譯結(jié)果：

$ javac Override.java
$ javap -v C.class
class C extends A
...
{
  java.lang.Integer f();
    descriptor: ()Ljava/lang/Integer;
    flags:
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aconst_null
         1: areturn
  ...
  java.lang.Object f();
    descriptor: ()Ljava/lang/Object;
    flags: ACC_BRIDGE, ACC_SYNTHETIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokevirtual #2                  // Method f:()Ljava/lang/Integer;
         4: areturn
      LineNumberTable:
        line 7: 0
}

可以看到編譯器替我們創(chuàng)建了一個Object f()的Bridge Method，它調(diào)用的是Integer f()，這樣就構(gòu)成了JVM所定義的重寫。

思維導(dǎo)圖

參考文檔

極客時間 - 深入拆解 Java 虛擬機(jī) - 04 | JVM是如何執(zhí)行方法調(diào)用的？（上）

JVM Spec - 4.3.2. Field Descriptors

JVM Spec - 4.3.3. Method Descriptors

Java Language Spec - 8.4.8. Inheritance, Overriding, and Hiding

Java Language Spec - 8.4.9. Overloading

JVM Spec - 5.4.5. Overriding

Effects of Type Erasure and Bridge Methods

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