Methodenüberladung in der JVM

Willkommen im neuen Java Challengers Blog! Dieser Blog widmet sich herausfordernden Konzepten in der Java-Programmierung. Wenn Sie sie beherrschen, sind Sie auf dem besten Weg, ein hochqualifizierter Java-Programmierer zu werden.

Die Techniken in diesem Blog erfordern einige Anstrengungen, um sie zu beherrschen, aber sie werden einen großen Unterschied in Ihrer täglichen Erfahrung als Java-Entwickler machen. Das Vermeiden von Fehlern ist einfacher, wenn Sie wissen, wie Sie die wichtigsten Java-Programmiertechniken richtig anwenden, und das Verfolgen von Fehlern ist viel einfacher, wenn Sie genau wissen, was mit Ihrem Java-Code geschieht.

Sind Sie bereit, Kernkonzepte in der Java-Programmierung zu beherrschen? Dann fangen wir mit unserem ersten Java Challenger an!  

Terminologie: Methodenüberladung

Aufgrund des Begriffs Überlastung neigen Entwickler dazu zu glauben, dass diese Technik das System überlastet, aber das stimmt nicht. Bei der Programmierung Verfahren Überlastungen mittels des gleichen Verfahrens Namen mit unterschiedlichen Parametern. 

Was ist Methodenüberladung?

Das Überladen von Methoden ist eine Programmiertechnik, mit der Entwickler denselben Methodennamen mehrmals in derselben Klasse verwenden können, jedoch mit unterschiedlichen Parametern. In diesem Fall sagen wir, dass die Methode überladen ist. Listing 1 zeigt eine einzelne Methode, deren Parameter sich in Anzahl, Typ und Reihenfolge unterscheiden.

Listing 1. Drei Arten der Methodenüberladung

 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) { } } 

Methodenüberladung und primitive Typen

In Listing 1 sehen Sie die primitiven Typen intund double. Wir werden mehr mit diesen und anderen Typen arbeiten. Nehmen Sie sich also eine Minute Zeit, um die primitiven Typen in Java zu überprüfen.

Tabelle 1. Primitive Typen in Java

Art Angebot Standard Größe Beispielliterale
 boolean  richtig oder falsch  falsch  1 Bit  wahr falsch
 byte  -128 .. 127  0  8 Bits  1, -90, 128
 char  Unicode-Zeichen oder 0 bis 65.536  \ u0000  16 Bit  'a', '\ u0031', '\ 201', '\ n', 4
 short  -32.768 .. 32.767  0  16 Bit  1, 3, 720, 22.000
 int  -2.147.483.648 .. 2.147.483.647  0  32 Bit  -2, -1, 0, 1, 9
 long  -9,223,372,036,854,775,808 bis 9,223,372,036,854,775,807  0  64 Bit  -4000L, -900L, 10L, 700L
 float  3,40282347 x 1038, 1,40239846 x 10-45  0.0  32 Bit  1,67e200f, -1,57e-207f, 0,9f, 10,4F
 double

 1,7976931348623157 x 10308, 4,9406564584124654 x 10-324

 0.0  64 Bit  1.e700d, -123457e, 37e1d

Warum sollte ich Methodenüberladung verwenden?

Durch das Überladen wird Ihr Code sauberer und leichter zu lesen. Außerdem können Sie möglicherweise Fehler in Ihren Programmen vermeiden.

Stellen Sie sich im Gegensatz zu Listing 1 ein Programm vor, in dem Sie mehrere calculate()Methoden mit Namen wie calculate1 ,, calculate2hatten calculate3. . . nicht gut, oder? Durch Überladen der calculate()Methode können Sie denselben Methodennamen verwenden und nur das ändern, was geändert werden muss: die Parameter. Es ist auch sehr einfach, überladene Methoden zu finden, da sie in Ihrem Code zusammengefasst sind.

Was Überladung nicht ist

Beachten Sie, dass das Ändern des Namens einer Variablen nicht überlastet. Der folgende Code wird nicht kompiliert:

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

Sie können eine Methode auch nicht überladen, indem Sie den Rückgabetyp in der Methodensignatur ändern. Der folgende Code wird ebenfalls nicht kompiliert:

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

Überlastung des Konstruktors

Sie können einen Konstruktor genauso überladen wie eine Methode:

 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; } } 

Nehmen Sie die Herausforderung der Methodenüberladung an!

Bist du bereit für deinen ersten Java Challenger? Lass es uns herausfinden!

Lesen Sie zunächst den folgenden Code sorgfältig durch.

Listing 2. Erweiterte Herausforderung zum Überladen von Methoden

 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"; } } 

Okay, Sie haben den Code überprüft. Was ist die Ausgabe?

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

Überprüfen Sie hier Ihre Antwort.

Was ist gerade passiert? Wie die JVM überladene Methoden kompiliert

Um zu verstehen, was in Listing 2 passiert ist, müssen Sie einige Dinge darüber wissen, wie die JVM überladene Methoden kompiliert.

Erstens ist die JVM intelligent faul : Sie wird immer den geringstmöglichen Aufwand betreiben, um eine Methode auszuführen. Wenn Sie also darüber nachdenken, wie die JVM mit Überladung umgeht, sollten Sie drei wichtige Compilertechniken berücksichtigen:

  1. Erweiterung
  2. Boxen (Autoboxing und Unboxing)
  3. Varargs

Wenn Sie diesen drei Techniken noch nie begegnet sind, sollten einige Beispiele helfen, sie klarer zu machen. Beachten Sie, dass die JVM sie in der angegebenen Reihenfolge ausführt .

Hier ist ein Beispiel für eine Erweiterung :

 int primitiveIntNumber = 5; double primitiveDoubleNumber = primitiveIntNumber ; 

Dies ist die Reihenfolge der primitiven Typen, wenn sie erweitert werden:

Rafael del Nero

Hier ist ein Beispiel für Autoboxing :

 int primitiveIntNumber = 7; Integer wrapperIntegerNumber = primitiveIntNumber; 

Beachten Sie, was hinter den Kulissen passiert, wenn dieser Code kompiliert wird:

 Integer wrapperIntegerNumber = Integer.valueOf(primitiveIntNumber); 

Und hier ist ein Beispiel für  Unboxing :

 Integer wrapperIntegerNumber = 7; int primitiveIntNumber= wrapperIntegerNumber; 

Folgendes passiert hinter den Kulissen, wenn dieser Code kompiliert wird:

 int primitiveIntNumber = wrapperIntegerNumber.intValue(); 

Und hier ist ein Beispiel für Varargs ; Beachten Sie, dass varargsimmer der letzte ausgeführt wird:

 execute(int… numbers){} 

Was ist 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.
  • Zu viele Parameter in Java-Methoden, Teil 4: Untersuchen Sie die Einschränkungen und Nachteile der Methodenüberladung und wie diese durch die Integration benutzerdefinierter Typen und Parameterobjekte behoben werden können.

Diese Geschichte "Methodenüberladung in der JVM" wurde ursprünglich von JavaWorld veröffentlicht.