java - 面向对象范式中的方法可以被继承类中具有相同签名的方法覆盖。但是变量不能。为什么？

Question

维基百科定义 virtual methods作为:

In object-oriented programming, a virtual function or a virtual method is a function or method whose behavior can be overridden within an inheriting class by a function with the same signature [to provide a polymorphic behavior].

根据定义，Java 中的每个非静态方法默认都是虚拟方法 final 和私有(private)方法除外。不能继承多态行为的方法不是虚方法。

Java 中的静态方法永远不能被覆盖；因此，在 Java 中将静态方法声明为 final 是没有意义的，因为静态方法本身的行为就像 final 方法一样。它们可以简单地通过具有相同签名的方法隐藏在子类中。显然是这样，因为静态方法永远不会具有多态行为:被覆盖的方法必须实现多态性，而静态方法则不是这种情况。

从上一段可以得出一个重要的结论。 C++ 中的所有方法在默认情况下都是静态的，因为 C++ 中的任何方法都不能表现出多态性，除非它们在父类(super class)中被显式声明为虚拟的。相比之下，Java 中除了 final、static 和 private 方法之外的所有方法默认都是虚方法，因为它们默认具有多态行为(在 Java 中不需要显式声明方法为虚方法，因此，Java 没有像“virtual”这样的关键字).

现在，让我们通过以下 Java 中的简单示例来证明实例变量(也包括静态变量)不能表现出多态性。

class Super
{
    public int a=5;
    public int show()
    {
        System.out.print("Super method called a = ");
        return a;
    }
}

---

final class Child extends Super
{
    public int a=6;

    @Override
    public int show()
    {
        System.out.print("Child method called a = ");
        return a;
    }
}

---

final public class Main
{
    public static void main(String...args)
    {
        Super s = new Child();
        Child c = new Child();

        System.out.println("s.a = "+s.a);
        System.out.println("c.a = "+c.a);        

        System.out.println(s.show());
        System.out.println(c.show());
    }
}

上述代码片段产生的输出如下。

s.a = 5c.a = 6Child method called a = 6Child method called a = 6

在这个例子中，s.show() 和 c.show() 都通过Super 和 Child 类型的变量分别调用 Child 类中的 show() 方法。这意味着 Child 类中的 show() 方法覆盖了 Super 类中的 show() 方法因为他们都有相同的签名。

但是，这不能应用于在两个类中声明的实例变量 a。在这种情况下，s.a 将引用 Super 类中的 a 并显示 5 和 c.a 将引用 Child 类中的 a 并且显示 6 表示 中的 a Child 类只是隐藏(并且不会像非静态方法那样覆盖)Super 类中的 a。

经过这么长的讨论，只有一个问题。为什么不覆盖实例变量(以及其他变量)？实现这种机制的特殊原因是什么？如果它们被覆盖，会有任何优势或劣势吗？

Answer 1

我认为覆盖的目的是在不更改签名的情况下更改功能。这仅与方法相关:方法可能具有相同的签名但具有不同的行为。字段只有“签名”，也仅限于类型和名称。他们没有行为，所以没有什么可以被覆盖。

无法“覆盖”字段的另一个原因是字段通常是私有(private)的(或应该是私有(private)的)，因此它们实际上是类实现的血淋淋的细节。然而，方法代表类的外部接口(interface)。这个外部接口(interface)应该支持多态，以便在不改变模块之间的关系的情况下更容易地改变模块的功能。