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Java 多態深度解析：實現原理、五大陷阱與最佳實踐

編輯：Java 程式設計入門

多態實現原理：動態綁定 (Late Binding)

Java 多態透過**運行時類型識別 (RTTI)** 實現。編譯期僅檢查引用類型是否存在該方法，實際調用的方法版本在運行期根據**物件真實類型**決定。

class Shape { void draw() { System.out.println("Shape"); } }
class Triangle extends Shape { void draw() { System.out.println("Triangle"); } }

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Shape s = new Triangle(); // 向上轉型
        s.draw(); // 輸出: Triangle (動態綁定到 Triangle.draw)
    }
}

五大經典陷阱

1. 私有方法無法被覆寫 (非多態)

class Parent {
    private void show() { System.out.println("Parent"); }
}
class Child extends Parent {
    public void show() { System.out.println("Child"); } // 這是新方法，非覆寫
}
Parent p = new Child();
p.show(); // 輸出: Parent (編譯期綁定 Parent.show)

原因： 私有方法對子類不可見，子類未繼承，自然無覆寫可言。

2. 欄位 (Field) 不具備多態性

class Shape { int perimeter = 1; }
class Triangle extends Shape { int perimeter = 3; }

Shape s = new Triangle();
System.out.println(s.perimeter); // 1 (編譯期綁定 Shape.perimeter)
System.out.println(((Triangle)s).perimeter); // 3
Triangle t = new Triangle();
System.out.println(t.perimeter); // 3 (自身欄位遮蔽父類)

規則： 欄位訪問在編譯期根據**引用類型**綁定。最佳實踐： 欄位私有化，提供 getter/setter (方法具多態)。

3. 靜態方法不屬於多態 (屬類別非實例)

class A { static void foo() { System.out.println("A"); } }
class B extends A { static void foo() { System.out.println("B"); } }

A a = new B();
a.foo(); // 輸出: A (隱藏而非覆寫)
B.foo(); // 輸出: B

靜態方法屬於類別，編譯期即綁定，無動態分派。

4. 建構子中調用非私有方法的危險

class Shape {
    Shape() { draw(); } // 建構子調用實例方法
    void draw() { System.out.println("Shape"); }
}
class Triangle extends Shape {
    int value = 10;
    Triangle() { System.out.println("Triangle init"); }
    void draw() { System.out.println("Triangle: " + value); }
}

new Triangle();
// 輸出順序:
// Triangle: 0  ← 父建構子執行時，子類欄位尚未初始化 (預設 0)
// Triangle init

災難場景： 子類覆寫方法依賴尚未初始化的欄位 → NPE 或邏輯錯誤。
鐵律： **建構子中僅調用 private/final/static 方法** (不可被覆寫)。

5. 向上轉型後「只能調用父類聲明的方法」

Shape s = new Triangle();
s.draw();     // OK，父類有聲明
s.calcArea(); // 編譯錯誤，Shape 無此方法
((Triangle)s).calcArea(); // 需向下轉型

方法覆寫 vs 方法隱藏總結表

特性	實例方法 (覆寫)	靜態方法 (隱藏)	私有方法	欄位
多態性	✅ 動態綁定	❌ 編譯期綁定	❌ 不可見	❌ 編譯期綁定
@Override 可用	✅	❌	❌	❌
super. 可調用父版本	✅	✅ (父類名.方法)	❌	✅ (super.欄位)