如何理解 Java 中的多态？
结论：多态（polymorphism）是"同一调用、不同行为"：父类引用指向子类对象，调用被重写的方法时，运行期按对象的实际类型决定执行哪个实现。它需要三个条件——继承或实现、方法重写（override）、父类引用指向子类对象。JVM 通过**动态分派（dynamic dispatch）**查方法表完成，而重载（overload）是编译期静态分派，两者不要混淆。
1. 运行期如何找到正确的方法
Animal a = new Dog();
a.speak(); // 字节码：invokevirtual Animal.speak
a（栈上引用）──→ Dog 对象
│ 对象头 klass 指针
▼
Dog.class 的虚方法表（vtable）
┌─────────────────────────┐
│ speak() → Dog.speak │ ← 子类重写，槽位被替换
│ eat() → Animal.eat │ ← 未重写，沿用父类
└─────────────────────────┘
invokevirtual 的执行：取实际类 → 查 vtable 对应槽位 → 调用
vtable（虚方法表）在类加载准备阶段构建，每个类一份，槽位顺序与父类一致，重写只是替换槽位中的方法指针。因此动态分派是一次数组下标访问，开销很小。
2. 重写与重载的本质不同
| 维度 | 重载（overload） | 重写（override） |
|---|---|---|
| 判定依据 | 方法名相同、参数列表不同 | 子类方法签名与父类相同 |
| 分派时机 | 编译期（静态分派） | 运行期（动态分派） |
| 决定因素 | 变量的静态类型 + 参数类型 | 对象的实际类型 |
| 返回类型 | 可以不同 | 必须相同或协变（covariant） |
| 访问权限 | 无约束 | 不能比父类更严格 |
| 异常 | 无约束 | 不能抛出更宽的受检异常 |
3. 代码：三个条件与两个反例
class Animal {
String name = "animal"; // 字段
String speak() { return "..."; }
void eat() { System.out.println("animal eat"); }
static String kind() { return "animal"; } // 静态方法
}
class Dog extends Animal {
@Override String speak() { return "woof"; } // 重写
@Override void eat() { System.out.println("dog eat"); }
}
public class PolyDemo {
static void feed(Animal a) { a.eat(); } // 参数是父类引用
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Dog(); // 向上转型
System.out.println(a.speak()); // woof，动态分派
feed(a); // dog eat
}
}
两个反例说明"多态不覆盖什么"：
class Cat extends Animal {
String name = "cat"; // 隐藏父类字段
static String kind() { return "cat"; } // 隐藏父类静态方法
}
Animal a = new Cat();
System.out.println(a.name); // animal —— 字段按静态类型取，没有多态
System.out.println(a.kind()); // animal —— 静态方法按静态类型调用
private 方法、final 方法、static 方法都不参与动态分派；构造器也不是多态调用点。
4. 经典陷阱：构造器里调用可重写方法
class Parent {
Parent() { init(); } // 构造期调用可重写方法
void init() { System.out.println("parent init"); }
}
class Child extends Parent {
private final int value;
Child(int value) {
super(); // 先执行父类构造器 → 此时 value 还没赋值
this.value = value;
}
@Override void init() {
System.out.println("child init, value=" + value); // 输出 0
}
}
new Child(42); // child init, value=0
原因：父类构造器执行时子类字段仍是默认值（0），init() 却已经被分派到子类。这类 bug 在框架里很常见，规范做法是构造器只做自身初始化，不要调用可重写方法。
5. 常见追问
| 追问 | 回答要点 |
|---|---|
| 多态的好处是什么？ | 面向接口编程、屏蔽实现差异、易于扩展（新增实现不改调用方） |
| 字段为什么没有多态？ | 字段访问由编译期静态类型决定，字节码是 getfield 固定偏移 |
static 方法能被"重写"吗？ | 不能，只能隐藏（hiding），调用看引用类型 |
| 向上转型与向下转型？ | 向上自动、安全；向下需强转，失败抛 ClassCastException，可用 instanceof 先判断 |
| 接口多态和继承多态有区别吗？ | 机制相同，invokeinterface 查接口方法表（itable） |
| 多态和反射的区别？ | 多态是编译期就确定的合法调用，反射是运行期按名字查找，更灵活但更慢 |
| 为什么重载不能靠返回类型区分？ | 调用 f() 时编译器无法从返回值推断选哪个重载，签名只含方法名与参数 |
小结
多态 = 继承/实现 + 重写 + 父类引用指向子类对象，运行期靠 vtable 动态分派。回答时务必区分重写的动态分派与重载的静态分派，再补上"字段、静态方法、private 方法没有多态"这个常见陷阱。