計算機程序思維邏輯（16）：Java 繼承與多態進階細節

計算機程序思維邏輯（16）：Java 繼承與多態進階細節

上期介紹了繼承與多態基礎概念，本期深入探討七大進階細節。

1. 構造方法細節

super 調用規則

子類構造器必須調用父類構造器。若無顯式 super(...)，自動調用父類無參構造器。若父類無無參構造器，子類必須顯式調用帶參構造器，否則編譯錯誤。

public class Base {
    private String member;
    public Base(String member) { this.member = member; } // 唯一構造器
}
public class Child extends Base {
    public Child(String member) { super(member); } // 必須顯式調用
}

構造器中調用可重寫方法的陷阱

父類構造器調用可重寫方法時，會觸發多態調用子類方法，但此時子類字段尚未初始化（默認值）。

public class Base {
    public Base() { test(); } // 調用可重寫方法
    public void test() {}
}
public class Child extends Base {
    private int a = 123;
    @Override public void test() { System.out.println(a); }
}
// main: new Child() → 輸出 0（而非 123），再調用 c.test() → 123

最佳實踐：構造器中只調用 private/final/static 方法。

2. 重名與靜態綁定

實例變量、靜態變量、靜態方法、private 方法採用靜態綁定（編譯期根據引用類型決定），非 private 實例方法採用動態綁定（運行期根據對象類型決定）。

Base b = new Child(); Child c = new Child();
b.s → Base.s (靜態綁定)    c.s → Child.s
b.staticTest() → Base      c.staticTest() → Child
b.m → Base.m               c.m → Child.m

3. 重載 vs 重寫

• 重載：同名、參數簽名不同（個數/類型/順序）
• 重寫：子類重寫父類相同簽名方法

方法調用解析優先級：先按參數類型匹配度選擇重載版本，再看動態類型進行動態綁定。完全匹配優於兼容匹配；子類同等匹配度下優先。

4. 父子類型轉換

• 向上轉型：Base b = new Child()（自動，安全）
• 向下轉型：Child c = (Child) b（需強轉，運行時檢查）

安全判斷：b instanceof Child。只有動態類型為 Child 或其子類時才能轉換成功。

5. protected 訪問控制

• 同包可見
• 子類可見（跨包也可見）
• 外部不可見

模板方法模式典型應用：父類定義算法骨架（public），關鍵步驟交給 protected 方法由子類實現。

public class Base {
    protected int currentStep;
    protected void step1() {} protected void step2() {}
    public void action() { currentStep=1; step1(); currentStep=2; step2(); }
}
public class Child extends Base {
    @Override protected void step1() { println("step " + currentStep); }
    @Override protected void step2() { println("step " + currentStep); }
}

6. 可見性重寫規則

子類重寫方法不能降低父類可見性：

• 父 public → 子必須 public
• 父 protected → 子可 protected 或 public

原因：繼承體現 is-a，子類必須支援父類所有對外行為。

7. final 防止繼承/重寫

• final class：不可被繼承
• final method：不可被重寫
• final variable：不可重新賦值

下期將探討：子類對象創建完整過程、動態綁定底層實現原理。關注「老馬說編程」獲取最新文章。