Java继承与多态的语法基础

Java类单继承且不可继承final类；私有成员存在但不可见；@Override是编译期契约，防止重写失效；多态仅适用于非static、非final、非private的实例方法，调用由运行时类型决定。

子类继承父类时，extends 关键字的使用限制

Java 中一个类只能单继承，即只能用 extends 指定一个直接父类。试图写成 class A extends B, C 会直接编译失败，报错：error: class A inherits from multiple classes（实际错误信息为 error: '{' expected 或更明确的 multiple inheritance not allowed）。

如果需要复用多个类型的行为，应改用 implements 实现接口。接口可多实现，例如：class Dog implements Runnable, Comparable 是合法的。

• final 类不能被继承，声明为 final class Utils 后，任何 extends Utils 都会编译报错
• 构造方法不会被继承，子类必须显式调用 super(...)（或隐式调用无参 super()），否则编译器会插入默认无参调用——若父类没无参构造器，就会报 constructor X in class Y cannot be applied to given types
• 私有成员（private 字段/方法）虽在子类中不可见，但依然存在于子类对象内存布局中；只是无法通过 this.xxx 或 super.xxx 直接访问

@Override 注解不是可选的“装饰”，而是编译期契约

重写父类方法时加不加 @Override 看似没区别，但漏写可能导致严重隐患：比如父类方法签名后期修改（如参数从 int 改为 long），子类未同步更新，又没加 @Override，编译器不会报错，结果变成定义了一个新方法，而非重写——多态调用时依旧执行父类逻辑，行为悄然偏离预期。

此外，@Override 还能防止拼写错误，例如把 toString() 错写成 toStirng()，不加注解时编译通过但毫无作用；加上后立即报 method does not override or implement a method from a supertype。

• 仅适用于实例方法（含抽象方法实现），不能用于 static 方法——静态方法“重写”实为隐藏（hiding），加 @Override 会编译失败
• 不能用于构造方法、字段、局部变量
• 接口默认方法（default）和静态方法（static）被实现类重写时，也必须加 @Override

多态调用的实际分派机制：编译时类型 vs 运行时类型

变量声明类型（编译时类型）决定**能调用哪些方法**，而实际指向的对象类型（运行时类型）决定**执行哪个版本的方法**。这是理解多态行为的关键分水岭。

Animal a = new Dog();
a.eat(); // ✅ 编译通过（Animal 有 eat()），运行时调用 Dog.eat()
a.bark(); // ❌ 编译失败：Animal 类没有 bark() 方法，哪怕 a 实际是 Dog

常见误解

是认为“只要对象是子类，就能调用子类特有方法”——错。必须通过子类引用或向下转型才能访问：

• 安全做法：先用 instanceof 判断，再 (Dog) a 强转（注意空指针风险）
• 更现代写法：用 if (a instanceof Dog dog)（Java 14+ 模式匹配），此时 dog 是已转换的局部变量
• 字段访问不具多态性：若 Animal.name 和 Dog.name 都存在，a.name 永远取 Animal.name 的值，与运行时类型无关

多态与 static / final / private 方法的关系

这三类方法在 Java 中都不参与动态绑定，即不支持多态。它们的调用目标在编译期就完全确定。

例如：

class Animal {
    static void sleep() { System.out.println("Animal sleep"); }
    final void breathe() { System.out.println("Animal breathe"); }
    private void hunt() { System.out.println("Animal hunt"); }
}
class Dog extends Animal {
    static void sleep() { System.out.println("Dog sleep"); }
    final void breathe() { System.out.println("Dog breathe"); } // 编译错误！final 方法不能重写
    private void hunt() { System.out.println("Dog hunt"); } // ✅ 合法，但这是新方法，与父类 hunt() 无关
}

• static 方法属于类，调用看的是引用的**编译时类型**：Animal a = new Dog(); a.sleep(); 输出 Animal sleep
• final 方法禁止重写，因此不存在“选择哪个版本”的问题；子类中同名方法会被编译器拒绝（除非是重载）
• private 方法隐式具有 final 语义，且对子类不可见，子类里写的同名方法本质上是全新方法，跟父类毫无关系

真正参与多态的，只有非 static、非 final、非 private 的实例方法——而且前提是它们在继承链中被正确定义和重写。