Java 繼承機制詳解：方法覆寫、構造器鏈、設計判斷與組合優於繼承

繼承核心：is-a 關係與代碼復用

extends 建立子父類關係，子類獲得父類非私有成員（字段、方法、嵌套類），實現實現繼承。Java 單繼承：一個類只能 extends 一個父類（默認 Object）。

方法覆寫：多態基石

class Monster {
    public void move() { System.out.println("Monster moves"); }
}

class FlyingMonster extends Monster {
    @Override public void move() { System.out.println("Flying"); }
}

class WalkingMonster extends Monster {
    @Override public void move() { System.out.println("Walking"); }
}

覆寫規則（編譯器強制）

@Override 註解：強烈建議

• 編譯期驗證確實覆寫了父類方法（防拼寫錯誤、簽名不匹配）。
• 文檔化意圖，提高可讀性。

構造器鏈：初始化義務

規則

1. 子類構造器首行必須調用父類構造器（super(...) 或隱式 super()）。
2. 父類無無參構造器 → 子類必須顯式 super(args)。
3. 構造器不繼承，但子類可通過 super 復用父類初始化邏輯。

完整初始化順序演示

class Base {
    int x = 1;           // 1. 父類字段顯式初始化
    { x = 2; }           // 2. 父類實例初始化塊
    Base() { x = 3; }    // 3. 父類構造器
}

class Derived extends Base {
    int y = 10;          // 4. 子類字段顯式初始化
    { y = 20; }          // 5. 子類實例初始化塊
    Derived() { y = 30; } // 6. 子類構造器
}

// new Derived() → x=3, y=30

實戰：構造器參數傳遞

class Vehicle {
    protected String brand;
    public Vehicle(String brand) { this.brand = brand; }
}

class Car extends Vehicle {
    private int doors;
    // 透傳品牌參數
    public Car(String brand, int doors) {
        super(brand);  // 必須首行
        this.doors = doors;
    }
}

字段遮蔽：不推薦，易誤用

class Base { int value = 1; }
class Derived extends Base { int value = 2; } // 遮蔽而非覆寫

Base b = new Derived();
System.out.println(b.value);        // 1 (父類字段)
System.out.println(((Derived)b).value); // 2 (子類字段)

最佳實踐：字段 private + getter/setter，避免遮蔽。

繼承設計判斷：is-a vs has-a

三種類關係

判斷口訣

「A 是 B 的一種」→ 繼承
「A 有一個 B」→ 組合
「A 使用 B」→ 依賴/關聯

經典反例：正方形繼承長方形

// 違反 LSP
class Rectangle {
    protected int width, height;
    public void setWidth(int w) { width = w; }
    public void setHeight(int h) { height = h; }
}

class Square extends Rectangle {
    @Override public void setWidth(int w) { width = height = w; }
    @Override public void setHeight(int h) { width = height = h; }
}

// 使用方期望獨立設置寬高
void resize(Rectangle r) {
    r.setWidth(10);
    r.setHeight(20);
    assert r.getWidth() == 10 && r.getHeight() == 20; // Square 失敗！
}

修正：組合（Square 包含 Rectangle）或共同實現 Shape 介面。

設計方法論

自上而下（框架/領域建模）

1. 識別核心抽象 → 定義抽象父類/介面。
2. 提取共同字段/方法上拉。
3. 定義模板方法/鉤子。
4. 派生具體子類實現變化點。

自下而上（重構/遺留代碼）

1. 編寫具體類滿足當前需求。
2. 發現重複代碼/字段。
3. 重構提取公共父類（Extract Superclass）。
4. 引入介面解耦。

組合優於繼承：設計原則

• 繼承 = 白盒復用：子類依賴父類實現細節，耦合極強，父類變更波及所有子類（脆弱基類問題）。
• 組合 = 黑盒復用：通過介面依賴，內部實現可變，運行期可動態替換組件。

策略模式：用組合替換繼承

// 繼承版：每種移動一個子類，爆炸
class FlyingMonster extends Monster { ... }
class SwimmingMonster extends Monster { ... }

// 組合版：移動策略接口
interface MoveStrategy { void move(Monster m); }
class FlyStrategy implements MoveStrategy { ... }
class SwimStrategy implements MoveStrategy { ... }

class Monster {
    private MoveStrategy strategy;
    public Monster(MoveStrategy s) { this.strategy = s; }
    public void move() { strategy.move(this); }
    public void setStrategy(MoveStrategy s) { this.strategy = s; } // 運行期切換
}

// 使用
Monster m = new Monster(new FlyStrategy());
m.move();  // 飛行
m.setStrategy(new SwimStrategy());
m.move();  // 游泳

總結：何時用繼承

1. is-a 關係明確（語義上子類是父類特化）。
2. 需共享實現代碼（非單純契約復用）。
3. 父類穩定（不常變更，或變更可控）。
4. 層次淺（≤ 3 層，深層繼承維護困難）。

「優先組合，必要時繼承」—— 設計模式核心智慧。

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2. 下一篇文章： Java 面向對象設計方法：從類抽象到系統構建的核心步驟

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