Java语言层面和JVM层面方法特征签名的区别 及 实例分析

Java语言层面和JVM层面方法特征签名的区别 及 实例分析

      在文章《Java前端编译：Java源代码编译成Class文件的过程》和《Java
Class文件结构解析 及 实例分析验证》中多次提到Java语言层面方法特征签名和JVM层面方法特征签名的区别。

      下面我们先来回顾一下Java语言层面方法特征签名和JVM层面方法特征签名的区别的是什么，再用测试程序实例来分析验证。

1、两个层面的方法特征签名的区别

      方法特征签名：用于区分两个不同方法的语法符号；

（A）、Java语言层面的方法特征签名：

     特征签名 = 方法名 + 参数类型 + 参数顺序；

      更多请参考：http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-8.html#jls-8.4.2

（B）、JVM层面的方法特征签名：

     特征签名 = 方法名 + 参数类型 + 参数顺序 + 返回值类型；

      如果存在类型变量或参数化类型，还包括类型变量或参数化类型编译未擦除类型前的信息（FormalTypeParametersopt），和抛出的异常信息（ThrowsSignature），即方法名+签名；

     
Java语言重载（Overload）一个方法，需要ava语言层面的方法特征签名不同，即不包括方法返回值；而Class文件中有两个同名同参数（类型、顺序都相同），但返回值类型不一样，也是允许的，可以正常运行，因为JVM层面的方法特征签名包括返回值类型。

     
同样的，对字段来说，Java语言规定字段无法重载，名称必须不一样；但对Class文件来说，只要两个字段描述（类型）不一样，名称一样也是可以的。

2、实例分析验证

      下面我们先用javac编译测试程序JavacTestOverload.java，测试程序如下：

public class JavacTestOverload {

public String method1(String str) {
String mtdName = Thread.currentThread().getStackTrace()[1].getMethodName();//获取当前方法名称，具体使用数组的那个元素和JVM的实现有关，具体说明可以查看Thread.getStackTrace方法的javadoc
System.out.println("invoke " + mtdName + " return String");
return "";
}

public int method2(String str) {
String mtdName = Thread.currentThread().getStackTrace()[1].getMethodName();
System.out.println("invoke " + mtdName + " return int");
return 1;
}

public static void main(String[] args) {
JavacTestOverload javacTestOverload = new JavacTestOverload();
String str = javacTestOverload.method1("Test");
int i = javacTestOverload.method2("Test");
}

}

     注意，public String method1(String str)方法和public String method2(String str)方法，方法名称和返回值类型不同，而参数一样，因为方法名不同，是同时满足Java语言层面的方法特征签名和JVM层面的方法特征签名的要求；

     如果方法名相同（都为"method1"），就不满足ava语言层面的方法特征签名的要求，javac编译就会出现错误，如下：



     我们用上面的程序先通过编译，运行调用这两个方法，可以看到两个方法分别输出了自己的名称，如下：



     接着，我们用javap反编译JavacTestOverload..class文件，并保存到JavacTestOverload..txt文件，方便对照分析：

     javap -verbose JavacTestOverload> JavacTestOverload..txt



     然后，通过分析JavacTestOverload..txt反编译信息，可以知道"method2"方法名称对应的常量为第27项，描述符为第28项（"method1"方法的分别为第25、26项），如下：



     而后，在JavacTestOverload..class找到"method2"方法名称对应的字节码，修改为"method1"，修改前后如下（"32"--》"31"）：





     这样两个方法的名称就相同了，可以再通过反编译修改后的JavacTestOverload..class来对比，可以看到修改后生成的反编译信息中没有了"method2"的字符信息，都变为了"method1"，如下：





     而运行修改后的JavacTestOverload..class，可以看到两个方法运行时输出的名称都为"method1",也证明了两个方法的名称相同，如下：



 

     到这里，这样就证明了：Class文件中有两个同名同参数（类型、顺序都相同），但返回值类型不一样的方法也是允许的，可以正常运行，因为JVM层面的方法特征签名包括返回值类型 。

 

【参考资料】

1、《The Java Virtual Machine Specification》Java SE 8 Edition：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html
2、《The Java Language Specification》Java SE 8 Edition：https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/index.html
3、Java前端编译：Java源代码编译成Class文件的过程
4、Java Class文件结构解析 及 实例分析验证