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方法重写 Override 和方法重载 Overload 有什么区别?

沉默王二Java 核心面向对象编程约 4658 字大约 16 分钟

5.19 Java方法重写和方法重载

入冬的夜,总是来得特别的早。我静静地站在阳台,目光所及之处,不过是若隐若现的钢筋混凝土,还有那毫无情调的灯光。

“哥,别站在那发呆了。今天学啥啊,七点半我就要回学校了,留给你的时间不多了,你要抓紧哦。”三妹傲娇的声音一下子把我从游离的状态拉回到了现实。

“今天要学习 Java 中的方法重载与方法重写。”我迅速地走到电脑前面,打开一份 Excel 文档,看了一下《教妹学 Java(二哥的 Java 进阶之路前身)》的进度,然后对三妹说。

“如果一个类有多个名字相同但参数个数不同的方法,我们通常称这些方法为方法重载。 ”我面带着朴实无华的微笑继续说,“如果方法的功能是一样的,但参数不同,使用相同的名字可以提高程序的可读性。”

“如果子类具有和父类一样的方法(参数相同、返回类型相同、方法名相同,但方法体可能不同),我们称之为方法重写。 方法重写用于提供父类已经声明的方法的特殊实现,是实现多态的基础条件。”

“只不过,方法重载与方法重写在名字上很相似,就像是兄弟俩,导致初学者经常把它们俩搞混。”

“方法重载的英文名叫 Overloading,方法重写的英文名叫 Overriding,因此,不仅中文名很相近,英文名之间也很相近,这就更容易让初学者搞混了。”

“但两者其实是完全不同的!通过下面这张图,你就能看得一清二楚。”

话音刚落,我就在 IDEA 中噼里啪啦地敲了起来。两段代码,分别是方法重写和方法重载。然后,把这两段代码截图到 draw.ioopen in new window(一个很漂亮的在线画图网站)上,加了一些文字说明。最后,打开 Photoscape X,把两张图片合并到了一起。

01、方法重载

“三妹,你仔细听哦。”我缓了一口气后继续说道。

“在 Java 中,有两种方式可以达到方法重载的目的。”

“第一,改变参数的数目。来看下面这段代码。”

public class OverloadingByParamNum {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Adder.add(10, 19));
        System.out.println(Adder.add(10, 19, 20));
    }
}

class Adder {
    static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    static int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }
}  

“Adder 类有两个方法,第一个 add() 方法有两个参数,在调用的时候可以传递两个参数;第二个 add() 方法有三个参数,在调用的时候可以传递三个参数。”

“二哥,这样的代码不会显得啰嗦吗?如果有四个参数的时候就再追加一个方法?”三妹突然提了一个很尖锐的问题。

“那倒是,这个例子只是为了说明方法重载的一种类型。如果参数类型相同的话,Java 提供了可变参数的方式,就像下面这样。”

static int add(int ... args) {
    int sum = 0;
    for ( int a: args) {
        sum += a;
    }
    return sum;
}

“第二,通过改变参数类型,也可以达到方法重载的目的。来看下面这段代码。”

public class OverloadingByParamType {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Adder.add(10, 19));
        System.out.println(Adder.add(10.1, 19.2));
    }
}

class Adder {
    static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    static double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
}

“Adder 类有两个方法,第一个 add() 方法的参数类型为 int,第二个 add() 方法的参数类型为 double。”

“二哥,改变参数的数目和类型都可以实现方法重载,为什么改变方法的返回值类型就不可以呢?”三妹很能抓住问题的重点嘛。

“因为仅仅改变返回值类型的话,会把编译器搞懵逼的。”我略带调皮的口吻回答她。

“编译时报错优于运行时报错,所以当两个方法的名字相同,参数个数和类型也相同的时候,虽然返回值类型不同,但依然会提示方法已经被定义的错误。”

“你想啊,三妹。我们在调用一个方法的时候,可以指定返回值类型,也可以不指定。当不指定的时候,直接指定 add(1, 2) 的时候,编译器就不知道该调用返回 int 的 add() 方法还是返回 double 的 add() 方法,产生了歧义。”

“方法的返回值只是作为方法运行后的一个状态,它是保持方法的调用者和被调用者进行通信的一个纽带,但并不能作为某个方法的‘标识’。”

“二哥,我想到了一个点,main() 方法可以重载吗?”

“三妹,这是个好问题啊!答案是肯定的,毕竟 main() 方法也是个方法,只不过,Java 虚拟机在运行的时候只会调用带有 String 数组的那个 main() 方法。”

public class OverloadingMain {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("String[] args");
    }

    public static void main(String args) {
        System.out.println("String args");
    }

    public static void main() {
        System.out.println("无参");
    }
}

“第一个 main() 方法的参数形式为 String[] args,是最标准的写法;第二个 main() 方法的参数形式为 String args,少了中括号;第三个 main() 方法没有参数。”

“来看一下程序的输出结果。”

String[] args

“从结果中,我们可以看得出,尽管 main() 方法可以重载,但程序只认标准写法。”

“由于可以通过改变参数类型的方式实现方法重载,那么当传递的参数没有找到匹配的方法时,就会发生隐式的类型转换。”

“如上图所示,byte 可以向上转换为 short、int、long、float 和 double,short 可以向上转换为 int、long、float 和 double,char 可以向上转换为 int、long、float 和 double,依次类推。”

“三妹,来看下面这个示例。”

public class OverloadingTypePromotion {
    void sum(int a, long b) {
        System.out.println(a + b);
    }

    void sum(int a, int b, int c) {
        System.out.println(a + b + c);
    }

    public static void main(String args[]) {
        OverloadingTypePromotion obj = new OverloadingTypePromotion();
        obj.sum(20, 20);
        obj.sum(20, 20, 20);
    }
}

“执行 obj.sum(20, 20) 的时候,发现没有 sum(int a, int b) 的方法,所以此时第二个 20 向上转型为 long,所以调用的是 sum(int a, long b) 的方法。”

“再来看一个示例。”

public class OverloadingTypePromotion1 {
    void sum(int a, int b) {
        System.out.println("int");
    }

    void sum(long a, long b) {
        System.out.println("long");
    }

    public static void main(String args[]) {
        OverloadingTypePromotion1 obj = new OverloadingTypePromotion1();
        obj.sum(20, 20);
    }
}

“执行 obj.sum(20, 20) 的时候,发现有 sum(int a, int b) 的方法,所以就不会向上转型为 long,调用 sum(long a, long b)。”

“来看一下程序的输出结果。”

int

“继续来看示例。”

public class OverloadingTypePromotion2 {
    void sum(long a, int b) {
        System.out.println("long int");
    }

    void sum(int a, long b) {
        System.out.println("int long");
    }

    public static void main(String args[]) {
        OverloadingTypePromotion2 obj = new OverloadingTypePromotion2();
        obj.sum(20, 20);
    }
}

“二哥,我又想到一个问题。当有两个方法 sum(long a, int b)sum(int a, long b),参数个数相同,参数类型相同,只不过位置不同的时候,会发生什么呢?”

“当通过 obj.sum(20, 20) 来调用 sum 方法的时候,编译器会提示错误。”

“不明确,编译器会很为难,究竟是把第一个 20 从 int 转成 long 呢,还是把第二个 20 从 int 转成 long,智障了!所以,不能写这样让编译器左右为难的代码。”

02、方法重写

“三妹,累吗?我们稍微休息一下吧。”我把眼镜摘下来,放到桌子上,闭上了眼睛,开始胡思乱想起来。

2000 年,周杰伦横空出世,让青黄不接的唱片行业为之一振,由此开启了新一代天王争霸的黄金时代。2020 年,杰伦胖了,也贪玩了,一年出一张单曲都变得可遇不可求。

20 年前,程序员很稀有;20 年后,程序员内卷了。时间永远不会停下脚步,明年会不会好起来呢?

“哥,醒醒,你就说休息一会,没说睡着啊。赶紧,我还有半个小时就要走了。”

我戴上眼镜,对三妹继续说道:“在 Java 中,方法重写需要满足以下三个规则。”

  • 重写的方法必须和父类中的方法有着相同的名字;
  • 重写的方法必须和父类中的方法有着相同的参数;
  • 必须是 is-a 的关系(继承关系)。

“来看下面这段代码。”

public class Bike extends Vehicle {
    public static void main(String[] args) {
        Bike bike = new Bike();
        bike.run();
    }
}

class Vehicle {
    void run() {
        System.out.println("车辆在跑");
    }
}

“来看一下程序的输出结果。”

车辆在跑

“Bike is-a Vehicle,自行车是一种车,没错。Vehicle 类有一个 run() 的方法,也就是说车辆可以跑,Bike 继承了 Vehicle,也可以跑。但如果 Bike 没有重写 run() 方法的话,自行车就只能是‘车辆在跑’,而不是‘自行车在跑’,对吧?”

“如果有了方法重写,一切就好办了。”

public class Bike extends Vehicle {
    @Override
    void run() {
        System.out.println("自行车在跑");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Bike bike = new Bike();
        bike.run();
    }
}

class Vehicle {
    void run() {
        System.out.println("车辆在跑");
    }
}

我把鼠标移动到 Bike 类的 run() 方法,对三妹说:“你看,在方法重写的时候,IDEA 会建议使用 @Override 注解,显式的表示这是一个重写后的方法,尽管可以缺省。”

“来看一下程序的输出结果。”

自行车在跑

“Bike 重写了 run() 方法,也就意味着,Bike 可以跑出自己的风格。”

好,接下来说一下重写时应当遵守的 12 条规则,应当谨记哦。

规则一:只能重写继承过来的方法

因为重写是在子类重新实现从父类继承open in new window过来的方法时发生的,所以只能重写继承过来的方法,这很好理解。这就意味着,只能重写那些被 public、protected 或者 default 修饰的方法,private 修饰的方法无法被重写。

Animal 类有 move()eat()sleep() 三个方法:

public class Animal {
    public void move() { }

    protected void eat() { }
    
    void sleep(){ }
}

Dog 类来重写这三个方法:

public class Dog extends Animal {
    public void move() { }

    protected void eat() { }

    void sleep(){ }
}

OK,完全没有问题。但如果父类中的方法是 private 的,就行不通了。

public class Animal {
    private void move() { }
}

此时,Dog 类中的 move() 方法就不再是一个重写方法了,因为父类的 move() 方法是 private 的,对子类并不可见。

public class Dog extends Animal {
    public void move() { }
}

规则二:final、static 的方法不能被重写

一个方法是 finalopen in new window 的就意味着它无法被子类继承到,所以就没办法重写。

public class Animal {
    final void move() { }
}

由于父类 Animal 中的 move() 是 final 的,所以子类在尝试重写该方法的时候就出现编译错误了!

同样的,如果一个方法是 staticopen in new window 的,也不允许重写,因为静态方法可用于父类以及子类的所有实例。

public class Animal {
    final void move() { }
}

重写的目的在于根据对象的类型不同而表现出多态,而静态方法不需要创建对象就可以使用。没有了对象,重写所需要的“对象的类型”也就没有存在的意义了。

规则三:重写的方法必须有相同的参数列表

public class Animal {
    void eat(String food) { }
}

Dog 类中的 eat() 方法保持了父类方法 eat() 的同一个调调,都有一个参数——String 类型的 food。

public class Dog extends Animal {
    public void eat(String food) { }
}

一旦子类没有按照这个规则来,比如说增加了一个参数:

public class Dog extends Animal {
    public void eat(String food, int amount) { }
}

这就不再是重写的范畴了,当然也不是重载的范畴,因为重载考虑的是同一个类。

规则四:重写的方法必须返回相同的类型

父类没有返回类型:

public class Animal {
    void eat(String food) { }
}

子类尝试返回 String:

public class Dog extends Animal {
    public String eat(String food) {
        return null;
    }
}

于是就编译出错了(返回类型不兼容)。

规则五:重写的方法不能使用限制等级更严格的权限修饰符

可以这样来理解:

  • 如果被重写的方法是 default,那么重写的方法可以是 default、protected 或者 public。
  • 如果被重写的方法是 protected,那么重写的方法只能是 protected 或者 public。
  • 如果被重写的方法是 public, 那么重写的方法就只能是 public。

举个例子,父类中的方法是 protected:

public class Animal {
    protected void eat() { }
}

子类中的方法可以是 public:

public class Dog extends Animal {
    public void eat() { }
}

如果子类中的方法用了更严格的权限修饰符,编译器就报错了。

规则六:重写后的方法不能抛出比父类中更高级别的异常

举例来说,如果父类中的方法抛出的是 IOException,那么子类中重写的方法不能抛出 Exception,可以是 IOException 的子类或者不抛出任何异常open in new window。这条规则只适用于可检查的异常。

可检查(checked)异常必须在源代码中显式地进行捕获处理,不检查(unchecked)异常就是所谓的运行时异常,比如说 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 之类的,不会在编译器强制要求。

父类抛出 IOException:

public class Animal {
    protected void eat() throws IOException { }
}

子类抛出 FileNotFoundException 是可以满足重写的规则的,因为 FileNotFoundException 是 IOException 的子类。

public class Dog extends Animal {
   public void eat() throws FileNotFoundException { }
}

如果子类抛出了一个新的异常,并且是一个 checked 异常:

public class Dog extends Animal {
   public void eat() throws FileNotFoundException, InterruptedException { }
}

那编译器就会提示错误:

Error:(9, 16) java: com.itwanger.overriding.Dog中的eat()无法覆盖com.itwanger.overriding.Animal中的eat()
  被覆盖的方法未抛出java.lang.InterruptedException

但如果子类抛出的是一个 unchecked 异常,那就没有冲突:

public class Dog extends Animal {
   public void eat() throws FileNotFoundException, IllegalArgumentException { }
}

如果子类抛出的是一个更高级别的异常:

public class Dog extends Animal {
   public void eat() throws Exception { }
}

编译器同样会提示错误,因为 Exception 是 IOException 的父类。

Error:(9, 16) java: com.itwanger.overriding.Dog中的eat()无法覆盖com.itwanger.overriding.Animal中的eat()
  被覆盖的方法未抛出java.lang.Exception

规则七:可以在子类中通过 super 关键字来调用父类中被重写的方法

子类继承父类的方法而不是重新实现是很常见的一种做法,在这种情况下,可以按照下面的形式调用父类的方法:

super.overriddenMethodName();

来看例子。

public class Animal {
    protected void eat() { }
}

子类重写了 eat() 方法,然后在子类的 eat() 方法中,可以在方法体的第一行通过 super.eat() 调用父类的方法,然后再增加属于自己的代码。

public class Dog extends Animal {
   public void eat() {
       super.eat();
       // Dog-eat
   }
}

规则八:构造方法不能被重写

因为构造方法open in new window很特殊,而且子类的构造方法不能和父类的构造方法同名(类名不同),所以构造方法和重写之间没有任何关系。

规则九:如果一个类继承了抽象类,抽象类中的抽象方法必须在子类中被重写

先来看这样一个接口:

public interface Animal {
    void move();
}

接口中的方法默认都是抽象方法,通过反编译是可以看得到的:

public interface Animal
{
    public abstract void move();
}

如果一个抽象类实现了 Animal 接口,move() 方法不是必须被重写的:

public abstract class AbstractDog implements Animal {
    protected abstract void bark();
}

但如果一个类继承了抽象类 AbstractDog,那么 Animal 接口中的 move() 方法和抽象类 AbstractDog 中的抽象方法 bark() 都必须被重写:

public class BullDog extends AbstractDog {
 
    public void move() {}
 
    protected void bark() {}
}

规则十:synchronized 关键字对重写规则没有任何影响

synchronized 关键字open in new window用于在多线程环境中获取和释放监听对象,因此它对重写规则没有任何影响,这就意味着 synchronized 方法可以去重写一个非同步方法。

规则十一:strictfp 关键字对重写规则没有任何影响

如果你想让浮点运算更加精确,而且不会因为硬件平台的不同导致执行的结果不一致的话,可以在方法上添加 strictfp 关键字,之前讲过open in new window。因此 strictfp 关键字和重写规则无关。

03、总结

“好了,三妹,我来简单做个总结。”我瞥了一眼电脑右上角的时钟,离三妹离开的时间不到 10 分钟了。

“首先来说一下方法重载时的注意事项,‘两同一不同’。”

“‘两同’:在同一个类,方法名相同。”

“‘一不同’:参数不同。”

“再来说一下方法重写时的注意事项,‘两同一小一大’。”

“‘两同’:方法名相同,参数相同。”

“‘一小’:子类方法声明的异常类型要比父类小一些或者相等。”

“‘一大’:子类方法的访问权限应该比父类的更大或者相等。”

“记住了吧?三妹。带上口罩,拿好手机,咱准备出门吧。”今天限号,没法开车送三妹去学校了。


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