为啥自动装箱会使 Java 中的某些调用模棱两可？

Posted 2023-03-31

【中文标题】为啥自动装箱会使 Java 中的某些调用模棱两可？

【英文标题】：Why does autoboxing make some calls ambiguous in Java?为什么自动装箱会使 Java 中的某些调用模棱两可？

【发布时间】：2021-11-29 13:37:40

【问题描述】：

我今天注意到自动装箱有时会导致方法重载解决方案的歧义。最简单的例子似乎是这样的：

public class Test 
    static void f(Object a, boolean b) 
    static void f(Object a, Object b) 

    static void m(int a, boolean b)  f(a,b); 

编译时出现如下错误：

Test.java:5: reference to f is ambiguous, both method
    f(java.lang.Object,boolean) in Test and method
    f(java.lang.Object,java.lang.Object) in Test match

static void m(int a, boolean b)  f(a, b); 
                                  ^

这个错误的修复很简单：只需使用显式自动装箱：

static void m(int a, boolean b)  f((Object)a, b); 

按预期正确调用第一个重载。

那么为什么重载解析失败了？为什么编译器不自动装箱第一个参数，并正常接受第二个参数？为什么我必须明确请求自动装箱？

【参考方案1】：

当您自己将第一个参数强制转换为 Object 时，编译器将匹配该方法而不使用自动装箱 (JLS3 15.12.2)：

第一阶段（§15.12.2.2）执行 未经允许的重载决议 装箱或拆箱转换，或 使用可变参数方法 调用。如果没有适用的方法 在这个阶段发现然后 处理继续到第二个 阶段。

如果你不显式地强制转换，它会进入第二阶段尝试寻找匹配方法，允许自动装箱，然后确实是模棱两可，因为你的第二个参数可以通过布尔值或对象匹配。

第二阶段（§15.12.2.3）执行 重载决议，同时允许 装箱和拆箱，但仍然 排除使用可变参数 方法调用。

为什么在第二阶段，编译器不选择第二种方法，因为不需要对布尔参数进行自动装箱？因为在找到这两种匹配方法后，仅使用子类型转换来确定这两种方法中最具体的方法，而不管最初为匹配它们而发生的任何装箱或拆箱（第 15.12.2.5 节）。

另外：编译器不能总是根据需要的自动（取消）装箱次数来选择最具体的方法。它仍然可能导致模棱两可的情况。例如，这仍然是模棱两可的：

public class Test 
    static void f(Object a, boolean b) 
    static void f(int a, Object b) 

    static void m(int a, boolean b)  f(a, b);  // ambiguous

请记住，用于选择匹配方法的算法（编译时步骤 2）是固定的，并在 JLS 中进行了描述。一旦进入第 2 阶段，就没有选择性的自动装箱或拆箱。编译器将定位 所有 可访问的方法（这两种情况下的两种方法）和适用的方法（同样是两种方法），然后才选择最具体的方法而不查看装箱/拆箱，即这里有歧义。

【讨论】：

谢谢@eljenso。这澄清了编译器的问题，但它让我想知道为什么第二阶段是这样定义的。难道不能用“尽可能少地进行装箱/拆箱转换”来修改它吗？

好吧，谢谢@eljenso！我同意，在你的例子中，这个电话是模棱两可的。我认为这两个重载将花费相同数量的装箱转换，因此调用确实是模棱两可的。但是（不管 JLS 是什么），我认为我的示例并不模棱两可。你怎么看？

当您说您认为 f(Object, boolean) 比 f(Object, Object) 更匹配时，我可以理解您的观点。但是，JLS 在这里是明确的，并说你的电话是不明确的。您必须使用自己的语言来实现您提出的方法查找算法。

(contd.) 但那时你可能不会称它为 Java。方法重载已经是静态类型语言中最难理解/支持的部分之一。因此，与其让拳击进一步复杂化，不如避免重载或完全禁止它。

其实错误的真正原因是§15.12.2.5。从列表中选择“最具体的方法”的规则只考虑子类型转换，而不考虑在“阶段 2”期间考虑的帐户自动装箱。您可能需要更新答案。

【参考方案2】：

编译器做了自动装箱第一个参数。完成后，第二个参数是模棱两可的，因为它可以被视为布尔值或对象。

This page 解释了自动装箱和选择调用哪个方法的规则。编译器首先尝试选择一个方法根本不使用任何自动装箱，因为装箱和拆箱会带来性能损失。如果在不使用装箱的情况下无法选择任何方法，就像在本例中一样，那么对于该方法的 所有 个参数，装箱就在桌面上。

【讨论】：

在这种情况下，f(Object,boolean) 不是更“具体”的方法吗？

谢谢。但是为什么它不尝试执行尽可能少的装箱/拆箱转换呢？为什么是全部还是没有？

@Hosam：很好的问题，但我不知道确切的答案。可能是因为它在计算上太复杂而无法找到转换最少的调用。对于编译器而言，将装箱应用于所有参数或不应用于任何参数是一种更简单的实现。

“因为装箱和拆箱会带来性能损失。”没错，但不是这里的问题。阶段 1 是为了保证与 pre-JDK5 的向后兼容性。

@Bill，我不认为计算太复杂。只需计算每个候选方法的转换次数，对它们进行排序，然后选择最好的方法（除非前两种方法相等）。这对我来说似乎并不复杂！

【参考方案3】：

当你说 f(a, b) 时，编译器会混淆它应该引用哪个函数。

这是因为 a 是一个 int，但 f 中预期的参数是一个 Object。所以编译器决定将 a 转换为 Object。现在的问题是，如果 a 可以转换为对象，那么 b 也可以。

这意味着函数调用可以引用任一定义。这使得调用模棱两可。

当您手动将 a 转换为 Object 时，编译器只会查找最接近的匹配项，然后引用它。

为什么编译器没有选择 可以通过“做”达到的功能 尽可能少的数量 装箱/拆箱转换”？

看下面的案例：

f(boolean a, Object b)
f(Object a , boolean b)

如果我们像f(boolean a, boolean b)这样调用，应该选择哪个函数？模棱两可吧？同样，当存在大量参数时，这将变得更加复杂。所以编译器选择给你一个警告。

由于无法知道程序员真正打算调用哪一个函数，因此编译器会报错。

【讨论】：

谢谢@Niyaz。但即使 a 和 b 可以转换为对象，它也没有必要。因此，编译器（恕我直言）必须将 a 转换为对象，但对于 b 它应该选择最具体的重载，即第一个重载。这个逻辑有什么问题？

如果给定示例中有更多参数，编译器如何选择“最具体的重载”？这就是问题所在。

尼亚兹。如果他投射到 Object 有什么区别？这两个函数都接受对象。所以我会本能地说它没有更好的匹配。

正如我所说，当编译器尝试自己匹配时：如果 A 可以转换为对象，那么 B 也可以。所以这两个函数中的任何一个都是可能的。当我们手动将 A 转换为 Object 时（即使在两个函数中 A 都是 Object），编译器不再需要任何类型的转换。它只是匹配。

但它不能尝试“执行尽可能少的装箱/拆箱转换”吗？这会导致最具体的过载，不是吗？ （当然，如果两个或多个方法的最小可能转换次数相关，则调用是不明确的。）

【参考方案4】：

那么为什么重载决议 失败？为什么编译器没有自动装箱 第一个参数，并接受 第二个参数通常？为什么我 必须请求自动装箱 明确的？

它通常不接受第二个参数。请记住，“布尔值”也可以装箱为对象。您也可以将布尔参数显式转换为 Object，这样就可以了。

【讨论】：

谢谢@Kevin。是的，我可以明确地将它装箱，但我没有。那么为什么它不选择最具体的重载，在这种情况下是第一个呢？

因为编译器没有足够的信息来为您做出决定。 两个方法都应用了，因为布尔值可以装箱到一个对象

我认为这不能回答问题。当应用多种方法时，会自动选择需要最少扩展转换的方法。只有当多个方法需要相同数量的“扩展”时，才会出现歧义错误。我的猜测是拳击不算在扩大范围内。

【参考方案5】：

见http://java.sun.com/docs/books/jls/third_edition/html/expressions.html#20448

演员表有帮助，因为这样就不需要装箱来找到要调用的方法。没有演员表，第二次尝试是允许装箱，然后布尔值也可以装箱。

最好有清晰易懂的规格说明会发生什么，而不是让人们猜测。

【讨论】：

所以，这就像“一旦自动装箱，我们也可以使用其他参数”和“如果还没有自动装箱发生，我们也尽量不自动装箱”？

谢谢@iny。对于今天没有投票，我深表歉意！

@litb，是的，显然是这样。但我想知道为什么他们不尝试“执行尽可能少的装箱/拆箱转换”。

【参考方案6】：

Java 编译器分阶段解析重载的方法和构造函数。在第一阶段 [§15.12.2.2]，它通过子类型 [§4.10] 确定适用的方法。在这个例子中，这两种方法都不适用，因为 int 不是 Object 的子类型。

在第二阶段 [§15.12.2.3]，编译器通过方法调用转换 [§5.3] 识别适用的方法，这是自动装箱和子类型的组合。对于这两种重载，int 参数都可以转换为 Integer，它是 Object 的子类型。 boolean 参数对于第一个重载不需要转换，并且可以转换为 Boolean，Object 的子类型，对于第二个。因此，这两种方法都适用于第二阶段。

由于不止一种方法适用，编译器必须确定哪种方法最具体 [§15.12.2.5]。它比较参数类型，而不是参数类型，并且不会自动装箱。 Object 和 boolean 是不相关的类型，因此它们被认为是同样特定的。两种方法都不比另一种更具体，因此方法调用不明确。

解决歧义的一种方法是将布尔参数更改为布尔类型，它是对象的子类型。第一个重载总是比第二个更具体（如果适用）。