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JVM執(zhí)行方法調(diào)用（一）- 重載與重寫(xiě)

韓冰 / 580人閱讀

摘要：重寫(xiě)語(yǔ)言中的定義子類(lèi)方法有一個(gè)方法與父類(lèi)方法的名字相同且參數(shù)類(lèi)型相同。父類(lèi)方法的返回值可以替換掉子類(lèi)方法的返回值。思維導(dǎo)圖參考文檔極客時(shí)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(yǔ)言中的重載與重寫(xiě)，并且看看JVM是怎么處理它們的。

重載Overload

定義：

在同一個(gè)類(lèi)中有多個(gè)方法，它們的名字相同，但是參數(shù)類(lèi)型不同。

或者，父子類(lèi)中，子類(lèi)有一個(gè)方法與父類(lèi)非私有方法名字相同，但是參數(shù)類(lèi)型不同。那么子類(lèi)的這個(gè)方法對(duì)父類(lèi)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(gè)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(gè) invoke 方法
    invoke(null, 1);    
  }
  void test2() {
    // 調(diào)用第二個(gè) invoke 方法
    invoke(null, 1, 2); 
  }
  void test3() {
    // 只有手動(dòng)繞開(kāi)可變長(zhǎng)參數(shù)的語(yǔ)法糖，才能調(diào)用第一個(gè)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(gè)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(guò)來(lái)就是void invoke(String, Object, Object[])，Java的可變長(zhǎng)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(guò)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(dòng)拆裝箱，不允許可變長(zhǎng)參數(shù)，嘗試匹配

如果沒(méi)有匹配到，則允許自動(dòng)拆裝箱，不允許可變長(zhǎng)參數(shù)，嘗試匹配

如果沒(méi)有匹配到，則允許自動(dòng)拆裝箱，允許可變長(zhǎng)參數(shù)，嘗試匹配

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

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

重寫(xiě)Override

Java語(yǔ)言中的定義：

子類(lèi)方法有一個(gè)方法與父類(lèi)方法的名字相同且參數(shù)類(lèi)型相同。

父類(lèi)方法的返回值可以替換掉子類(lèi)方法的返回值。也就是說(shuō)父類(lèi)方法的返回值類(lèi)型：

要么和子類(lèi)方法返回值類(lèi)型一樣。

要么是子類(lèi)方法返回值類(lèi)型的父類(lèi)。

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(xiě)的定義，同時(shí)包含了范型方法的重寫(xiě)定義。）

但是JVM中對(duì)于重寫(xiě)的定義則有點(diǎn)不同：

子類(lèi)方法的名字與方法描述符與父類(lèi)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(guò)方法描述符包含了參數(shù)類(lèi)型及返回值，JVM要求這兩個(gè)必須完全相同才可以，但是Java語(yǔ)言說(shuō)的是參數(shù)類(lèi)型相同但是返回值類(lèi)型可以不同。Java編譯器通過(guò)創(chuàng)建Bridge Method來(lái)解決這個(gè)問(wèn)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(gè)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(xiě)。

思維導(dǎo)圖

參考文檔

極客時(shí)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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