Java面试基础问题之（七）—— 方法的重载 VS 覆写规则

一. Java方法声明的众多属性

在讨论重载和覆写的区别之前，先补充一下Java方法的背景知识，看下面最为常见的main方法声明，为了完整介绍，自行加了异常的抛出：

public static void main(String[] args) throws Exception {...}

① ② ③ ④ ⑤ ⑥

各属性说明如下：

①：访问权限（修饰符）

②：static/finally

③：返回值

④：方法名

⑤：参数列表

⑥：异常

值得注意的是，在Java语法层面，只有④⑤（⑤包括了形参的个数，类型，顺序）构成方法签名即方法唯一性标识，换言之，如果一个类中两个方法的方法签名一摸一样，则即使①②③⑥不同（特别是返回值）编译器仍然会认为这两个方法重复了，从而报错。

引申来说，其实在Java字节码层面是支持返回值可以作为方法签名的一部分，这是为了支持其他语言编译成class文件，Java语法层面并不支持。

二. 重载（OverLoad）

再看方法：

public static void main(String[] args) throws Exception {...}

① ② ③ ④ ⑤ ⑥

先对方法重载有个认识，overload其实就是在一个类中写一个名字同已经存在的方法名一样的方法，但又要保证使用不同方式调用方法时JVM能识别出这是两个不同的方法，e.g.

new Student("Tom") VS new Student("Tom", 14)

所以，问题变成：在方法名④相同的前提下，①②③⑤⑥哪些变化能保证JVM能识别出这是不同的方法，哪些又是“无关紧要”——对是否重载没有影响呢？

这就引出了方法重载的充要条件：

方法名④要一样，参数列表⑤的个数，类型和顺序至少有一个不同

除此之外，权限修饰符①，static/final②，返回值③，抛出异常⑥都不影响，e.g.

原方法：public Boolean init(String name，Integer order){...}

合法重载1：public Boolean init(String name){...}（个数不同）

合法重载2：public Boolean init(Integer order，String name){...}（顺序不同）(一般不提倡，因为容易混淆)

合法重载3：public Boolean init(Integer name，Integer order){...}（类型不同）

也可以看几个反例：

不合法重载1：public String init(Integer order，String name){...} （只修改方法返回值类型，NO）

不合法重载2：private Boolean init(String name，Integer order){...} （只修改方法访问权限，NO）

可以这么理解，因为重载就是重新写一个方法，这个方法同已经存在的方法名相同，但是参数列表（个数，类型和顺序）不同。那么，其他的属性①②③⑥现在就是属于这个新方法的属性，和原方法没有一点关系 —— 方法签名④⑤已经是保证了方法是一个新方法，所以①②③⑥随便选的。

另外，一个要注意的问题是，重载的原方法可以来自于本类，也可以来自于父类或者任何祖先类——只要对本类可见即可。因为根据第一节已经探究过的访问修饰符问题，如果对子类可见，即代表子类可以直接操作该方法，就如同父类方法”写在本类的最前方“一样。

三. 覆写（Override）

再看方法：

public static void main(String[] args) throws Exception {...}

① ② ③ ④ ⑤ ⑥

先对方法覆写有个认识，Override就是子类覆盖父类的方法，最实用的目的：多态，e.g.

即，在父类引用指向子类对象后，此时父类引用调用一个被覆写的方法的时，JVM要执行子类的方法，不能执行父类的方法。就好像父类的方法被“覆盖”了——果然是法如其名Override。

这也能看出重载和覆写在行为上的区别——重载要让JVM识别出这是不同的方法，覆写要让JVM识别出这就是父类已有的方法。

回顾重载的充要条件——方法签名不能一样，那么现在保证子类方法不是单独写的方法，而是覆写的父类的方法，就一定要保证方法签名（④⑤）要一模一样。其他还有限制，请看：

public static void main(String[] args) throws Exception {...}

① ② ③ ④ ⑤ ⑥

1）方法名④和参数列表⑤：必须相同

2）权限修饰符①：必须比父类方法大

3）static/final②：static和final方法都是不可以被继承的，因此，想要被覆写的父类方法一定不能被这两个修饰符修饰（上面举的main方法的例子只是拿了一个常见又”齐全“的方法来介绍问题，main方法是不能被继承的）。

4）返回值③：必须比父类方法相同或小，即返回值类型所属的类必须和父类一样，或者是其子类，eg：

父类：private Object init(String name){...}

子类：public String init(String name){...}

5）抛出异常③：子类方法不能抛出比父类方法更多的异常【1】，即子方法抛出的异常就是父方法抛出的异常或者其子类。

可简记为“两同两小一大”【2】

如何理解呢，这和之前说的覆写的目的——多态，有很大的关系，再看例子：

很明显，JVM要成功执行grandpa.print("Sam")，就必须保证子类覆写的print()方法上有一定的限制，“就像”grandpa在调用自己的方法一样，即，保证从外观上，调用子类方法和调用父类方法没有区别（又称为“里氏替换原则(Liskov Substitution principle)”），二者只是方法体中行为的不同，e.g.

对应到之前的种种要求，一一分析：

public static void main(String[] args) throws Exception {...}

① ② ③ ④ ⑤ ⑥

1）”方法名④和参数列表⑤：必须相同 “

保证grandpa.print("Sam")时，不管grandpa的真正指向，调用方式都是一样的

2）”权限修饰符①：必须大于等于父类方法“

grandpa指向父类都可以调用，子类方法权限修饰符必然要大于等于父类，才能保证指向子类时调用方法不会因权限不够而出错，e.g.

Son在”覆写“父类方法print时，将权限修饰符改小了—— public缩小为private，此时在Test的main方法中，f指向父类对象Father()时，f.print()顺利执行，但是指向子类对象Son()时，f.print就会报错——因为此时调用的是Son的print()方法，而Son的print()是private即本类可见的。

但其实上面代码是”纸上谈兵“，因为根本不会等到运行时报错，在Java语法层面即报错（因为覆写规则属于Java语法层面，编写时IDE即能检测），看信息：

print(String)' in 'fatherpackage.Son' clashes with 'print(String)' in 'fatherpackage.Father'; attempting to assign weaker access privileges ('private'); was 'public

给父类public方法指定了更低的权限，❌

可见，子类覆写的方法权限修饰符要大于等于父类。将这点应用到异常同理,具体可见下文5）。

3）”static和final方法都是不可以被继承的，因此，想要被覆写的父类方法一定不能被这两个修饰符修饰（上面举的main方法的例子只是拿了一个常见又”齐全“的方法来介绍问题）“

实际上，private，构造方法也不能被继承，当然地，也不能被覆写，不过他们之间有所区别，这一点在其他专题文章中专门有介绍。

4）"返回值③：必须比父类方法相同或小，即返回值类型所属的类必须和父类一样，或者是其子类。"

这个同样可以用”外观上，用调用父类方法的方式调用子类方法，语法层面不会出错“的思路理解：假设父类方法返回值是String，子类方法返回值是Object，那么假设子类方法体中最终真的return了一个Object（类型 > 父类返回值），或者Integer类型对象引用（类型完全不同于父类返回值类型），像之前的grandpa.print("Tom")就会出现问题一样，调用者从面向接口的思维调用方法，很自然地会这么做：

String str = grandpa.print("Tom");

因为考虑到多态的思想——具体行为由运行时对象控制，但是外观上——返回值都是一样的，在调grandpa.print("Tom")时很自然地认为返回值就是String，这也是多态的意义所在。当然可以去查子类具体的返回值，用对应的类型接收，但是这样就毫无意义了。很明显，用父类的返回值类型（String类型）变量接收调用结果，当子类碰到子类返回值比父类大（Object），或者完全不同时（Integer）—— 即接收父方法的变量接收不了子方法的返回值，肯定会发生错误。

另一方面，如果子类方法返回值类型是父类方法返回值类型的父类（完全不同类型的就不用考虑了），如Object和String，也能通过在子类方法体中return做强制类型转换——如上述错误例子 return (String)XXX来达到统一接口的目的，但是一来这样绕一圈弯子给自己找麻烦毫无意义，二来Java的设计者认为把这个安全性交给客户端程序员自己实现是不安全的，所以直接在语法层面”写死了“—— 子类方法返回值类型只能小于等于父类方法。

5）“异常⑥:子类方法不能抛出比父类方法更多的异常【1】。子方法抛出的异常就是是父方法抛出的异常或者其子类。”

异常的基本知识可见其他专题，这里就用到一点，先看方法：

public static void main(String[] args) throws Exception1, Exception2... {...}

① ② ③ ④ ⑤ ⑥

这个声明的意思是指：main方法没有能力处理方法体中可能出现的类型为Exception1, Exception2...的异常，从而抛出了（throws），交由上一层调用者来捕获处理。当然，调用main方法的方法（调用者）只有两个选择：要么在使用时使用try...catch语句调用main方法，以便捕获处理可能出现的Exception1, Exception2...异常，要么继续抛出即在方法声明时throwsException1, Exception2...。

了解完方法声明中关于异常即⑥的含义，再回顾覆写原则——”外观上，用调用父类方法的方式调用子类方法，语法层面不会出错“，假设一下，如果子方法抛出了与父方法不同的异常，或者是父方法异常的父类，则调用处的处理会出问题——方法调用者还是按处理父方法异常的方法处理子方法。如果子方法抛出了更多的异常，那么调用者对于这些多出来的情况可能没有进行捕获处理（catch），同样的会导致错误。故这一条规定也是符合逻辑的。

四. 总结

Java的方法签名由方法名称+参数列表（个数，类型和顺序）构成的。

重载的目的在于让Java识别出这是不同的方法，故方法签名不同就是充要条件。而覆写的目的在于让Java识别出这是同一个方法，故方法签名一定要相同，同时，为了满足Java多态符合逻辑的实现，覆写对子方法进行了多重限制：访问修饰符扩大，返回值缩小，异常缩小（都是带等号的）。

关于记忆问题，重载不用多说，可以直接用平时最常使用的不同构造方法来记忆，e.g.

覆写，”两同两小一大“原则。

【1】子类方法返回值应比父类返回值更小或相等
【2】两同两小一大