一、前言
今天看《深入理解Java虛擬機》這本書的時候，看到了其中對方法重載（Overload）以及方法重寫（Override）的原理講解，頓時有了恍然大悟之感。這篇博客我就來參考書中的內容，講一講方法重載的實現原理。
二、正文
2.1 什么是方法重載
講重載的實現原理之前，還是先來說一說什么是方法重載。Java中的每一個方法，都有自己的簽名，或者也可以叫做標識，用來確認它的唯一性。在同一個類中，不能出現兩個簽名一樣的方法。而方法的簽名由什么組成呢？答案是方法名稱 + 參數列表，也就是說，一個類中不允許出現兩個方法名稱一樣，而且方法的參數列表也一樣的方法（一個static，一個非static也不行）。知道上面的概念后，我們就可以定義方法重載了：在同一個類中，擁有相同方法名稱，但是不同參數列表的多個方法，被稱為重載方法，這種形式被稱為方法的重載。例如下面幾個方法，就是重載的方法，它們擁有相同的名稱，但是參數列表不同：
void test(int a) {
System.out.println("type int");
}
void test(String a) {
System.out.println("type String");
}
void test(String arg1, int arg2){
System.out.println("String + int");
}
void test(int arg1, String arg2){
System.out.println("int + String");
}
需要注意的是，參數列表的不同指的是參數的數量不同，或者在參數數量相同的情況下，相同位置的參數類型不同，比如上面最后兩個方法，雖然參數都是一個String，一個int，但是位置不同，所以也是允許的。可以注意到，最后兩個方法的參數名稱都是arg1和arg2，且位置相同，但是並不影響，因為方法的簽名和參數的名稱無關，只和類型有關。
最后需要注意的一點是，返回值並不能作為方法的重載條件，比如下面兩個方法：
// 無返回值
void test(int a) {
System.out.println("type int");
}
// 返回值為int
int test(int a) {
return a;
}
若一個類中同時出現以下兩個方法，將會編譯錯誤，因為它們的方法名稱+參數列表是一致的，編譯器無法識別。為什么返回值不能作為重載的依據呢？很簡單，因為我們調用方法時，並不一定需要接收方法的返回值，比如下面這行代碼，對於上面兩個方法都是適用的，編譯器無法確定選擇哪一個：
public static void main (String[]args){
test(1);
}
2.2 如何選擇調用哪一個重載方法
當出現多個重載的方法時，編譯器如何決定調用哪一個被重載的方法呢？相信很多人都知道，是根據調用方法時傳遞的實際參數類型來確定。比如說最開始列舉的四個test方法，如果我們使用test（1），那將調用void test(int a)這個方法；如果我們使用test("aaa")，那將調用void test(String a)這個方法。這個應該很好理解，編譯器在編譯期間，根據調用方法的實際參數類型，就能夠確定具體需要調用的哪一個方法。但是，這只是一種簡單的情況，下面來看看一種稍微復雜的情況，即繼承關系下的方法重載（看完后先猜猜輸出結果）：
public class Main {
// 聲明一個父類
static class Human {
}
// 聲明兩個子類
static class Man extends Human {
}
static class Woman extends Human {
}
// 三個重載方法，參數類型分別為以上三種類型
static void sayHello(Human human){
System.out.println("human say Hello");
}
static void sayHello(Man man){
System.out.println("man say Hello");
}
static void sayHello(Woman woman){
System.out.println("woman say Hello");
}
public static void main(String[] args) {
Human man = new Man();
Human woman = new Woman();
sayHello(man);
sayHello(woman);
}
}
以上代碼的輸出結果如下：
human say Hello
human say Hello
根據結果可以看到，最終都調用了參數為父類型Man的sayHello方法。這是為什么呢？這是因為對重載方法的選擇，是根據變量的靜態類型來確定的，而不是實際類型。比如代碼Human man = new Man()，Human就是變量man的靜態類型，而Man是它的實際類型。我們都知道，在多態的情況下調用方法，會根據實際類型調用實際對象的方法，但是在重載中，是根據靜態類型來確定調用哪一個方法的。在上面的代碼中，man和woman對象的靜態類型都是Human，所以都調用static void sayHello(Human human)方法。和調用重寫方法不同，由於一個對象的靜態類型在編譯期間就可以確定，所以調用哪個重載方法是在編譯期就確定好了，這叫靜態分派，而調用重寫的方法卻要在運行時才能確定具體類型，這叫動態分派。
2.3 重載調用的優先級
接下來，我們再來看一個更加復雜的情況，如下代碼：
public class Test {
static void sayHello(char arg) {
System.out.println("hello, char");
}
static void sayHello(int arg) {
System.out.println("hello, int");
}
static void sayHello(long arg) {
System.out.println("hello, long");
}
static void sayHello(Character arg) {
System.out.println("hello, Character");
}
static void sayHello(Serializable org) {
System.out.println("hello, Serializable");
}
static void sayHello(Object arg) {
System.out.println("hello, object");
}
static void sayHello(char... org) {
System.out.println("hello, char...");
}
public static void main(String[] args) {
sayHello('a');
}
}
上面對sayHello方法重載了七次，這七個重載方法都只有一個參數，但是參數的類型各不相同。在main方法中，我們調用sayHello方法，並傳入一個字符'a'，結果不出意料，輸出如下：
"hello, char"
這個結果應該不會有意外，畢竟'a'就是一個字符，調用參數為char的方法合情合理。接着，我們將sayHello(char arg)方法注釋掉，再來看看運行結果：
"hello, int"
當參數為char的方法被注釋后，編譯器選擇了參數為int的方法。這也不難理解，這里發生了自動類型轉換，將字符a轉換成了它的Unicode編碼（97），因此調用sayHello(int arg)是合適的。接着，我們將sayHello(int arg)也注釋掉，看看輸出結果：
"hello, long"
這時候調用了參數類型為long的方法，也就是說這里發生了兩次轉換，先將a轉換成int類型的97，再將97轉換為long類型的97L，接着再調用相應的方法。上面的代碼中我沒有寫參數為float和double的方法，不然這種轉換還會繼續，而順序是char->int->long->float->double。但是不會被轉換成byte和short，因為這不是安全的轉換，byte只有一個字節，而char有兩個字節，所以不行；而short雖然有兩個字節，但是有一半是負數，char的編碼不存在負數，所以也不行。好了，接下來我們將sayHello(long arg)也注釋，看看結果：
"hello, Character"
根據結果可以發現，這里發生了一次自動裝箱，將a封裝成了一個Character對象，然后調用了相應的方法。這也是合情合理的。然后，我們再注釋sayHello(Character arg)方法，再次運行：
"hello, Serializable"
先在這個結果就有一點迷惑了，這么連Serializable都行？這是因為Character類實現了Serializable接口，也就是說這里發生了兩次轉換，先將'a'封裝成Character對象，再轉型成為它的父類型Serializable。所以，當我們調用重載的方法時，如果不存在對應的類型，則編譯器會從下往上，依次尋找當前類型的父類型，直到找到第一個父類型滿足某一個重載方法為止，若直到最后都沒有找到，就會編譯錯誤。Character類實現了兩個接口，一個是Serializable，一個是Comparable<Character>，如果同時存在這兩個參數類型的重載方法，編譯器將會報錯，因為這兩個類型是同級別的，不知道該選擇哪一個。這種情況下，我們可以使用顯示的類型轉換，來選擇需要調用的方法。好了，我們現在將sayHello(Serializable org) 也注釋，看看結果：
"hello, object"
可以看到，這時候調用了參數類型為Object的重載方法。這正好驗證了我們上面說的結論——從下往上尋找父類型的重載方法，因為Object就是所有類的父類（除了Object本身）。然后，我們再注釋sayHello(Object arg) ：
"hello, char..."
可以看到，調用了可變參數類型的方法，這時候的a被當成了一個數組元素。所以，可變成參數類型的優先級是最低的。如果此時還有一個sayHello(int... org)，則在注釋完sayHello(char... org)后，將調用它，正好又對應上了我們前面說的 char->int->long->float->double的順序，這個順序在可變長類型中也適用。
說到這里，我們應該能夠明白，在方法調用有多個選擇的情況下，編譯器總是會根據優先級，選擇最適合的那個。而關於這個優先級如何決定，可以去看看Java語言規范，其中對這部分做了詳細規定。
三、總結
說了這么多，最關鍵的一點還是：重載是根據變量的靜態類型進行選擇的。只要理解了這一點，對於重載也就很容易弄懂了。最后還要說一點，無論對重載理解有多么深刻，想最后一個例子中這樣模棱兩可的代碼還是不要寫為好，畢竟可（rong）讀（yi）性（ai）太（da）差了。希望這篇博客對想要了解重載的人有所幫助吧。
四、參考
- 《深入理解Java虛擬機》