Java 多型核心：Overriding（覆寫）與 Overloading（多載）深度解析

Overriding（覆寫/重寫）與 Overloading（多載/重載）是 Java 多型機制的兩大支柱，雖名稱相似但語意截然不同。本文系統整理兩者規則、差異與實務陷阱。

一、Overriding（覆寫）— 子類別重新定義父類別方法

覆寫發生於繼承體系中，子類別對父類別非私有方法提供新實作。典型場景：實作介面方法、覆寫父類別具體方法。

六大鐵律：

1. 方法名稱相同
2. 參數列表完全一致（型別、個數、順序）
3. 回傳型別相同（Java 5 起支援共變回傳型別）
4. 存取權限不得縮減：protected 可覆寫為 public，不可改為 private
5. 不得拋出更寬泛的檢查型異常：父拋 IOException，子可拋 IOException 或其子類，不可拋 Exception
6. 父類別方法不可為 private：否則子類別只是定義新方法，非覆寫

範例：

// 父類別
protected void do(int i, double d) throws IOException { }

// 合法覆寫
public void do(int i, double d) throws IOException { }
public void do(int i, double d) throws FileNotFoundException { } // 子類異常

// 非法覆寫
private void do(int i, double d) { } // 權限縮減
public void do(int i, double d) throws Exception { } // 異常範圍擴大

二、Overloading（多載）— 同類別中同名不同參數方法

多載發生於同一類別（或子類別繼承父類別多載方法），透過參數差異區分呼叫目標。編譯期靜態綁定。

五大特徵：

1. 方法名稱相同
2. 參數列表必須不同（型別、個數、順序至少一項差異）
3. 回傳型別任意（不可單靠回傳型別區分多載）
4. 存取權限任意
5. 拋出異常任意

核心定義：

「Two or more methods can have the same name if they have different numbers or types of parameters and thus different signatures.」

唯一硬性要求：參數列表必須改變。

三、型別轉換與多載解析優先序

當找不到完全匹配的多載方法時，Java 會嘗試自動型別轉換（Widening Primitive Conversion）尋找最匹配的簽名：

class OverloadDemo {
    void test() { System.out.println("No parameters"); }
    void test(int a, int b) { System.out.println("a and b: " + a + " " + b); }
    void test(double a) { System.out.println("Inside test(double) a: " + a); }
}

public class Overload {
    public static void main(String[] args) {
        OverloadDemo ob = new OverloadDemo();
        int i = 88;
        ob.test();           // 呼叫 test()
        ob.test(10, 20);     // 呼叫 test(int, int)
        ob.test(i);          // int → double，呼叫 test(double)
        ob.test(123.2);      // 呼叫 test(double)
    }
}

輸出：

No parameters
a and b: 10 20
Inside test(double) a: 88
Inside test(double) a: 123.2

關鍵規則： 若定義 test(int)，則 ob.test(i) 會優先匹配 test(int) 而非轉型至 test(double)。自動轉換僅在找不到精確匹配時啟動，且選擇參數型別「較大且最接近」的方法。

四、快速比較表

五、實務建議

• 覆寫時務必加上 @Override 註解，編譯器可攔截簽名錯誤
• 多載方法應語意一致，避免同名方法行為差異大導致混淆
• 慎用自動型別轉換配合多載，易產生非預期呼叫行為
• 覆寫是繼承多型核心，多載則是 API 易用性設計工具