Java继承与多态的核心概念与应用

Java继承与多态是运行时行为基石，非语法糖；继承体现“is-a”语义一致性，须满足里氏替换原则；多态依赖父类引用指向子类对象及虚方法调用，由JVM查vtable动态分派。

Java 中继承与多态不是语法糖，而是运行时行为的基石——没搞懂 override 和 overload 的本质区别，就容易写出看似能编译、实则逻辑错位的代码。

继承的本质是「is-a」关系，不是代码复用的快捷方式

继承表示子类天然拥有父类的公开/受保护成员，但关键在「语义一致性」：如果 Dog extends Animal 合理，那 Rectangle extends Square 就违反里氏替换原则——因为 Square 的 setHeight() 会同时改宽度，而 Rectangle 的使用者不承诺这种耦合。

• 只在子类能安全替代父类所有使用场景时才用 extends
• final class 不可被继承，不是限制，而是明确表达「这个类型不该被扩展」
• 构造器不继承；子类必须显式调用 super(...)（或隐式调用无参 super()），否则编译失败

多态生效的前提：编译时类型 ≠ 运行时类型

多态只发生在「父类引用指向子类对象」且调用的是 virtual method（非 static、非 private、非 final）时。JVM 在运行时根据实际对象类型查虚方法表（vtable）决定执行哪个版本。

• 

  Animal a = new Dog(); a.speak(); → 调用 Dog.speak()
• Animal a = new Dog(); a.getClass().getName(); → 返回 "Dog"，说明运行时类型真实存在
• static 方法看编译时类型：Animal.staticMethod() 和 Dog.staticMethod() 是两个独立符号，不构成重写

重写（override）必须满足契约，否则编译器直接报错

Java 编译器强制校验重写签名：方法名、参数列表、返回类型（协变返回类型除外）、异常声明（子类不能抛出父类未声明的检查异常）都必须兼容。违反任一条件，要么变成重载（overload），要么编译失败。

• 返回类型可以更具体（协变）：Object clone() 可被 @Override Dog clone() 替代
• 子类重写方法不能缩小访问权限：protected 父方法不能重写为 private
• 子类不能抛出比父类更宽泛的检查异常：IOException 父方法不能重写为抛 Exception

class Animal {
    Object makeSound() { return "generic"; }
}
class Dog extends Animal {
    @Override
    Dog makeSound() { return new Dog(); } // ✅ 协变返回类型
}

接口实现是更安全的多态入口，尤其搭配 default 方法

当多个不相关的类需要共享行为（如 Comparable、AutoCloseable），接口比抽象类更合适：它不强制继承层级，还能通过 default 提供默认实现，避免重复代码。

• default 方法可被实现类重写，也可直接调用：list.sort(Comparator.naturalOrder()) 依赖的就是 List 接口的 default sort()
• 接口中 static 方法属于接口本身，不能被实现类继承或重写
• 一个类可实现多个接口，但只能继承一个类——这是 Java 避免菱形继承问题的硬约束

真正难的不是写对 @Override，而是判断某个设计该用继承、组合还是接口——比如日志组件该 extend FileAppender 还是 compose Formatter？这取决于你是否要“成为”它，还是“用它做事”。