העמסת יתר של השיטה ב- JVM

ברוכים הבאים לבלוג החדש של Java Challengers ! בלוג זה מוקדש למושגים מאתגרים בתכנות Java. שלט בהם ותהיה בדרך להיות מתכנת Java מיומן ביותר.

הטכניקות בבלוג זה נדרשות למאמץ לשלוט, אך הן ישפיעו מאוד על החוויה היומיומית שלך כמפתחת Java. הימנעות מבאגים קלה יותר כשיודעים ליישם נכון טכניקות ליבה של תכנות Java, ומעקב אחר באגים קל בהרבה כשיודעים בדיוק מה קורה בקוד ה- Java שלכם.

האם אתה מוכן להתחיל לשלוט במושגי ליבה בתכנות Java? אז בואו נתחיל עם צ'לנג'ר ג'אווה הראשון שלנו!  

טרמינולוגיה: העמסת יתר על השיטה

בגלל המונח עומס יתר , מפתחים נוטים לחשוב שטכניקה זו תעמיס על המערכת, אבל זה לא נכון. בתכנות, העמסת יתר על השיטה פירושה שימוש באותו שם שיטה עם פרמטרים שונים. 

מהי העמסת יתר של השיטה?

העמסת יתר של שיטות היא טכניקת תכנות המאפשרת למפתחים להשתמש באותו שם שיטה מספר פעמים באותו מחלקה, אך עם פרמטרים שונים. במקרה זה אנו אומרים שהשיטה עמוסה מדי. רישום 1 מציג שיטה אחת שהפרמטרים שלה שונים במספר, סוג וסדר.

רישום 1. שלושה סוגים של עומס יתר בשיטות

 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) { } } 

העמסת יתר של השיטות וסוגים פרימיטיביים

ברשימה 1 אתה רואה את הסוגים הפרימיטיביים intו- double. אנו נעבוד יותר עם סוגים אלה ואחרים, אז הקדש דקה לבדיקת הסוגים הפרימיטיביים ב- Java.

טבלה 1. סוגים פרימיטיביים בג'אווה

סוּג טווח בְּרִירַת מֶחדָל גודל מילוליות לדוגמא
 boolean  אמת או שקר  שֶׁקֶר  סיבית אחת  אמת שקר
 byte  -128 .. 127  0  8 ביטים  1, -90, 128
 char  תו Unicode או 0 עד 65,536  \ u0000  16 ביטים  'a', '\ u0031', '\ 201', '\ n', 4
 short  -32,768 .. 32,767  0  16 ביטים  1, 3, 720, 22,000
 int  -2,147,483,648 .. 2,147,483,647  0  32 ביטים  -2, -1, 0, 1, 9
 long  -9,223,372,036,854,775,808 עד 9,223,372,036,854,775,807  0  64 ביטים  -4000L, -900L, 10L, 700L
 float  3.40282347 x 1038, 1.40239846 x 10-45  0.0  32 ביטים  1.67e200f, -1.57e-207f, .9f, 10.4F
 double

 1.7976931348623157 x 10308, 4.9406564584124654 x 10-324

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

מדוע עלי להשתמש בעומס יתר בשיטות?

עומס יתר הופך את הקוד שלך לנקי יותר וקל יותר לקריאה, והוא עשוי גם לעזור לך להימנע מבאגים בתוכניות שלך.

בניגוד Listing 1, לדמיין תוכנית שבה היה לך מספר calculate()שיטות עם שמות כמו calculate1, calculate2, calculate3. . . לא טוב, נכון? העמסת יתר של calculate()השיטה מאפשרת לך להשתמש באותו שם שיטה תוך שינוי רק מה שצריך לשנות: הפרמטרים. קל מאוד גם למצוא שיטות עמוסות מכיוון שהן מקובצות יחד בקוד שלך.

מה שלא עומס יתר

שים לב ששינוי שם המשתנה אינו עומס יתר. הקוד הבא לא ייאסף:

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

אתה גם לא יכול להעמיס שיטה על ידי שינוי סוג ההחזרה בחתימת השיטה. גם הקוד הבא לא יתבצע הידור:

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

עומס קונסטרוקטור

אתה יכול להעמיס על קונסטרוקטור באותה הדרך בה היית עושה שיטה:

 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; } } 

קח את אתגר העמסת השיטה!

האם אתה מוכן לצ'לנג'ר הראשון שלך ב- Java? בוא נגלה!

התחל על ידי בחינה מדוקדקת של הקוד הבא.

רישום 2. אתגר העמסת יתר בשיטה מתקדמת

 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"; } } 

אוקיי, בדקת את הקוד. מה התפוקה?

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

בדוק את תשובתך כאן.

מה קרה הרגע? כיצד ה- JVM אוסף שיטות עמוסות יתר

כדי להבין מה קרה ברשימה 2, עליך לדעת כמה דברים על האופן שבו JVM אוסף שיטות עומס יתר.

ראשית, ה- JVM עצלן באופן אינטליגנטי : הוא תמיד יפעל במאמץ הכי פחות אפשרי לבצע שיטה. לכן, כאשר אתה חושב כיצד JVM מטפל בעומס יתר, זכור שלוש טכניקות מהדר חשובות:

  1. הִתרַחֲבוּת
  2. אגרוף (תיבה אוטומטית ואי-איגרוף)
  3. Varargs

אם מעולם לא נתקלת בשלוש הטכניקות הללו, כמה דוגמאות אמורות לעזור להבהיר אותן. שים לב שה- JVM מבצע אותם לפי הצו שניתן .

הנה דוגמה להרחבה :

 int primitiveIntNumber = 5; double primitiveDoubleNumber = primitiveIntNumber ; 

זהו סדר הטיפוסים הפרימיטיביים בעת הרחבתו:

רפאל דל נירו

להלן דוגמה לתיבה אוטומטית :

 int primitiveIntNumber = 7; Integer wrapperIntegerNumber = primitiveIntNumber; 

שימו לב מה קורה מאחורי הקלעים כשמרכיבים את הקוד הזה:

 Integer wrapperIntegerNumber = Integer.valueOf(primitiveIntNumber); 

והנה דוגמה  לביטול אגרוף :

 Integer wrapperIntegerNumber = 7; int primitiveIntNumber= wrapperIntegerNumber; 

הנה מה שקורה מאחורי הקלעים כשמרכיבים קוד זה:

 int primitiveIntNumber = wrapperIntegerNumber.intValue(); 

והנה דוגמה לווארגס ; שים לב varargsשהוא תמיד האחרון שבוצע:

 execute(int… numbers){} 

מה זה 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.
  • פרמטרים רבים מדי בשיטות Java, חלק 4: חקור את המגבלות והחסרונות של עומס יתר בשיטות, וכיצד ניתן לתקן אותן על ידי שילוב סוגים מותאמים אישית ואובייקטים פרמטרים.

סיפור זה, "העמסת שיטות ב- JVM" פורסם במקור בהוצאת JavaWorld.