S04-B05 · 封装、继承与多态：到底在解决什么问题

适用读者：背得出"三大特性"但说不出"多态靠什么实现"的人。
前置：S04-B02。
实测环境：OpenJDK 21.0.12.1（2026-11-05）。
覆盖旧文：A-1650(304) A-1652(202) A-1658(181) A-1778(182) = 869 点。
覆盖扩展：E-S04-006（虚方法表与动态分派）。
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1. 一句话结论

三大特性各解决一个问题：封装解决"谁能改我的状态"、继承解决"复用与替换"、多态解决"调用方不关心具体实现"。

特性	解决的问题	代价
封装	状态被随意修改	需要设计接口与不变量
继承	代码重复	耦合（父类改动影响子类）
多态	调用方与实现解耦	需要抽象层与动态分派

2. 实测：实例方法与静态方法的分派规则不同

class A { void f() { println("A.f"); } static void g() { println("A.g"); } }
class B extends A { @Override void f() { println("B.f"); } static void g() { println("B.g"); } }

A a = new B();
a.f();   // → B.f
A.g();   // → A.g
B.g();   // → B.g

实测输出：

B.f
A.g
B.g

调用	绑定时机	依据
实例方法 `a.f()`	运行期（动态分派）	对象的实际类型（`B`）
静态方法 `A.g()`	编译期（静态分派）	引用的声明类型（`A`）
字段访问	编译期	同上（字段没有多态）

这张表能解释三个经典 bug：

bug	原因
父类引用调静态方法，执行的是父类的	静态方法不参与多态
父类引用读字段，拿到父类的值	字段访问按声明类型
`@Override` 拼错没报错	加了注解编译器才会检查

3. 多态靠什么实现（E-S04-006）

JVM 为每个类维护方法表（虚方法表）：实例方法在表里有槽位，子类重写就替换槽位中的实现指针。

调用 a.f()
  ① 取 a 的实际类型（B）
  ② 在 B 的方法表里查 f 的槽位
  ③ 跳到该槽位的实现

这解释了：

现象	原因
动态分派有微小开销	一次间接跳转
`final`/`private`/`static` 方法不走方法表	编译期就能确定，可内联
接口调用可能更慢（历史上）	需要接口方法表查找（现代 JVM 有优化）

4. 重写 vs 重载（A-1778）

项	重写 Override	重载 Overload
发生位置	子类 vs 父类	同一个类
签名	必须相同	参数列表不同
绑定	运行期	编译期
返回值	相同或协变	可不同
异常	不能抛出更宽的受检异常	无限制

重载的坑：f(null) 有多个重载时，编译器选"最具体"的那个，可能不是你以为的。

void f(Object o) {}
void f(String s) {}
f(null);   // 选 f(String)——更具体

5. 继承的三个使用判据

判据	说明
是不是 is-a	"狗是动物" → 继承；"订单有一个地址" → 组合
父类是否稳定	父类频繁改动会波及所有子类
是否需要多态替换	需要 → 抽象类/接口；不需要 → 组合

"优先组合而非继承" 的理由：继承把子类绑定到父类的实现细节（脆弱基类问题）。

6. 五个误区

误区	真相
"多态对字段也生效"	字段按声明类型访问
"静态方法能被重写"	只是隐藏（编译期绑定）
"重载是运行期决定"	编译期按参数类型选
"继承越多越好复用"	增加耦合，优先组合
"`@Override` 只是装饰"	它让编译器帮你检查签名

7. 自检

实例方法与静态方法的分派时机有什么不同？
为什么"字段没有多态"？
重载为什么是编译期绑定？f(null) 的坑是什么？
方法表如何解释"动态分派有开销"？
什么时候该用组合而不是继承？

8. 下一篇

S04-B06 · 接口、抽象类、Lambda 与枚举

多态讲完，下一篇讲"抽象层的三种形态"：接口、抽象类、函数式接口——以及它们各自适合的场景。

本篇属于系列《S04 · Java 语言核心》。旧文来源：A-1650/1652/1658/1778；扩展点 E-S04-006。分派行为为 OpenJDK 21 实测。