JVMでのメソッドのオーバーロード

新しいJavaチャレンジャーブログへようこそ!このブログは、Javaプログラミングの難しい概念に取り組んでいます。それらをマスターすれば、高度なスキルを持つJavaプログラマーになるための準備が整います。

このブログのテクニックは習得するのに少し手間がかかりますが、Java開発者としての日常の経験に大きな違いをもたらします。コアJavaプログラミング手法を適切に適用する方法を知っているとバグの回避が簡単になり、Javaコードで何が起こっているのかを正確に知っているとバグの追跡がはるかに簡単になります。

Javaプログラミングのコアコンセプトをマスターする準備はできていますか?それでは、最初のJavaチャレンジャーから始めましょう!  

用語:メソッドのオーバーロード

オーバーロードという用語があるため、開発者はこの手法がシステムをオーバーロードすると考える傾向がありますが、そうではありません。プログラミングでは、メソッドのオーバーロードとは、同じメソッド名を異なるパラメーターで使用することを意味します。 

メソッドのオーバーロードとは何ですか?

メソッドのオーバーロードは、開発者が同じクラスで同じメソッド名を複数回使用できるようにするプログラミング手法ですが、パラメーターは異なります。この場合、メソッドがオーバーロードされていると言います。リスト1は、パラメーターの数、タイプ、および順序が異なる単一のメソッドを示しています。

リスト1.3種類のメソッドのオーバーロード

 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) { } } 

メソッドのオーバーロードとプリミティブ型

リスト1に、プリミティブ型intとを示しdoubleます。これらの型や他の型をさらに処理するので、Javaのプリミティブ型を確認してください。

表1.Javaのプリミティブ型

タイプ 範囲 デフォルト サイズ リテラルの例
 boolean  正しいか間違っているか  false  1ビット  真/偽
 byte  -128 .. 127 ..  0  8ビット  1、-90、128
 char  Unicode文字または0〜65,536  \ u0000  16ビット  'a'、 '\ u0031'、 '\ 201'、 '\ n'、4
 short  -32,768 .. 32,767  0  16ビット  1、3、720、22,000
 int  -2,147,483,648 .. 2,147,483,647 ..  0  32ビット  -2、-1、0、1、9
 long  -9,223,372,036,854,775,808から9,223,372,036,854,775,807  0  64ビット  -4000L、-900L、10L、700L
 float  3.40282347 x 1038、1.40239846 x 10-45  0.0  32ビット  1.67e200f、-1.57e-207f、.9f、10.4F
 double

 1.7976931348623157 x 10308、4.9406564584124654 x 10-324

 0.0  64ビット  1.e700d、-123457e、37e1d

なぜメソッドのオーバーロードを使用する必要があるのですか?

オーバーロードすると、コードがすっきりと読みやすくなり、プログラムのバグを回避するのにも役立ちます。

リスト1とは対照的に、あなたが複数の持っていたプログラムを想像するcalculate()ような名前を持つメソッドcalculate1を、calculate2calculate3。。。良くないですよね?calculate()メソッドをオーバーロードすると、変更が必要なもの、つまりパラメーターのみを変更しながら、同じメソッド名を使用できます。また、コード内でグループ化されているため、オーバーロードされたメソッドを見つけるのも非常に簡単です。

オーバーロードではないもの

変数の名前を変更して過負荷にならないことに注意してください。次のコードはコンパイルされません。

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

また、メソッドシグネチャの戻り値の型を変更してメソッドをオーバーロードすることもできません。次のコードもコンパイルされません。

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

コンストラクターのオーバーロード

メソッドと同じ方法でコンストラクターをオーバーロードできます。

 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; } } 

メソッドのオーバーロードに挑戦してください!

最初のJavaチャレンジャーの準備はできていますか?確認してみましょう!

次のコードを注意深く確認することから始めます。

リスト2.高度なメソッドオーバーロードの課題

 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"; } } 

さて、あなたはコードをレビューしました。出力は何ですか?

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

ここであなたの答えを確認してください。

今何があったの?JVMがオーバーロードされたメソッドをコンパイルする方法

リスト2で何が起こったのかを理解するには、JVMがオーバーロードされたメソッドをコンパイルする方法についていくつか知っておく必要があります。

まず第一に、JVMはインテリジェントに怠惰です。メソッドを実行するために常に最小限の労力を費やします。したがって、JVMがオーバーロードを処理する方法について考えるときは、次の3つの重要なコンパイラー手法に留意してください。

  1. 拡大
  2. ボクシング(オートボクシングとボックス化解除)
  3. 可変引数

これらの3つのテクニックに遭遇したことがない場合は、いくつかの例がそれらを明確にするのに役立つはずです。JVMは指定された順序でそれら実行すること注意してください。

拡大の例を次に示します。

 int primitiveIntNumber = 5; double primitiveDoubleNumber = primitiveIntNumber ; 

これは、拡張されたときのプリミティブ型の順序です。

ラファエルデルネロ

オートボクシングの例を次に示します。

 int primitiveIntNumber = 7; Integer wrapperIntegerNumber = primitiveIntNumber; 

このコードがコンパイルされると、舞台裏で何が起こるかに注意してください。

 Integer wrapperIntegerNumber = Integer.valueOf(primitiveIntNumber); 

そして、これが開封の例です :

 Integer wrapperIntegerNumber = 7; int primitiveIntNumber= wrapperIntegerNumber; 

このコードがコンパイルされると、舞台裏で何が起こるかを次に示します。

 int primitiveIntNumber = wrapperIntegerNumber.intValue(); 

そして、これが可変引数の例です; varargs常に最後に実行されることに注意してください。

 execute(int… numbers){} 

可変引数とは何ですか?

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.
  • Javaメソッドのパラメーターが多すぎる、パート4:メソッドのオーバーロードの制限と欠点、およびカスタムタイプとパラメーターオブジェクトを統合することでそれらを修正する方法を探ります。

このストーリー「JVMでのメソッドのオーバーロード」は、もともとJavaWorldによって公開されました。