staticメソッドとインスタンスメソッドで継承についての違いがあるのか知りたい

Question

実現したいこと

実行結果がなぜ
Super : x
Super : y
Sub:methodA()
Sub : methodB()
でなく
Super : x
Super : y
Super:methodA() //ここがわからない
Sub : methodB()
になるか知りたい

前提

スーパークラスのメソッドを呼び出した時、継承関係にある場合は子クラスのメソッドが使用されると思って思っていたのですがそもそもそれが間違っているかも。
staticメソッドとインスタンスメソッドで継承についての違いがあるんですかね

発生している問題・エラーメッセージ

The static field Super.x should be accessed in a static way
The static method methodA() from the type Super should be accessed in a static way

該当のソースコード

class Super {
    static String x = "Super : x";
    String y = "Super : y";

    static void methodA() {
        System.out.println("Super:methodA()");
    }

    void methodB() {
        System.out.println("Super:methodB()");
    }
}

class Sub extends Super {
    static String x = "Sub: x";
    String y = "Sub: y";

    static void methodA() {
        System.out.println("Sub : methodA()");
    }

    void methodB() {
        System.out.println("Sub : methodB()");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Super obj = new Sub();
        System.out.println(obj.x);
        System.out.println(obj.y);
        obj.methodA();
        obj.methodB();
    }
}

実行結果
Super : x
Super : y
Super:methodA()
Sub : methodB()

初めてで至らない点もありますがよろしくお願いいたします。
徹底攻略Java SE 11 Silver問題集　P.341

Comments

[jimbe]

実際に実装上で問題になっているのでなければ、QAより意見交換に書かれたほうが良いかもしれません。

Answer 1

staticメソッドというのは

どのメソッドが実行されるかがコンパイル時点で 静的に(=static) 決まる

からそう呼ばれるのです。

---

Foo.bar() の形の式で、bar がstaticメソッドなのか非staticメソッドなのかはコンパイル時点でチェックされます。

非staticメソッドであれば、この呼び出しによって最終的にどのクラスのメソッドが実行されるかはコンパイル時点では決まりません。質問の例で (Super型の式).methodB()の呼び出しがSubの実装を実行しているのでこちらは理解されていると思います。

staticメソッドであれば、この呼び出しによって最終的にどのクラスのメソッドが実行されるかがFooの 式の型だけで、コンパイル時点で、静的に、決まります。

質問の例だと、objという式がSuper型だからSuper.methodAが呼び出されることがコンパイル時に決まったのです。

その性質があるからstaticという形容がされているのです。

---

staticメソッド呼び出しでは、式の値（実行時に式を評価した値）は関係なく、式の型だけを見ているということは下のようなmainメソッドを試すとわかるでしょう。

    public static void main(String[] args) {
        Super sup = null;
        Sub sub = null;
        sup.methodA();
        sub.methodA();
        ((Super)sub).methodA();
    }

「値の型」と「式の型」を、別のものとして捉える力（考え方）が必要になってきます。

---

(追記)
上記のように「値の型」と「式の型」の区別がついてないと話がややこしくなるため（と私は思っているだけなのですが）、staticメソッドの呼び出しは式.メソッド名()ではなくクラス名.メソッド()と書くのが普通です。
コンパイル時点で呼び出し先が決定する以上、あえて式.メソッド名()という書き方をする理由がありません。

（勉強の最中だと思ってスルーして書かなかったのですが一応追記でした）

Comments

[退会済みユーザー]

質問の例だと、objという式がSuper型だからSuper.methodAが呼び出されることがコンパイル時に決まったのです。
その性質があるからstaticという形容がされているのです。
ここまで理解できました。ありがとうございます！

その後のstaticメソッドの呼び出しを試してみたところ
Super:methodA()
Sub : methodA()
Super:methodA()
と表示されました

一つ目はスーパークラスのstaticだからSuper:methodA()

二つ目はスーパークラスのstaticだからSuper:methodB()

三つ目は((Super)sub)としてキャストしていて変換するとスーパークラスのstaticだからSuper:methodA()
という考えでよろしいでしょうか？

キャストを使用した参照型の型変換は
あるクラスのインスタンス化→
インスタンス化されたオブジェクトのスーパークラスやインターフェースの型に代入→
元のクラス（型）に戻す
という風に使わないとClassCastExceptionのエラーになってしまうと思ったのでそこだけ気になりました。
よければご教授ください。とてもわかりやすく説明していただけて助かっております。

[jimbe]

>ClassCastException

は継承関係に無いクラスにキャストしようとしたときにスローされるもので、何やらの手順が必要ということはありません。
https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/lang/ClassCastException.html

[xebme]

Super obj = new Sub();
Sub obj1 = (Sub) obj; <-- ダウンキャスト成功(objがSub型でなければ失敗する)
obj1.methodA();
methodAはobj1の型宣言に依存
以下は予想どおりの結果になりますが、動的なキャストと静的な型の決定は切り離して考えてください。
((Sub) obj).methodA();
((Super)((Sub) obj)).methodA();
コンパイラがどんなバイトコードを生成したかは、javapでinvokestaticを見れば分かります。

[quickquip]

「式の型」という概念を持っていただきたいと思ってキャストを例として書きました。

プリミティブ型でない式のキャストは、「式」の型を変更するだけです。
子クラス型の「式」を親クラス型にキャストするのは、実行時にClassCastExceptionを起こさないことが分かっているのでなにも問題ありません。
親クラス型の「式」を子クラス型にキャストするのは、実行時にClassCastExceptionを起こすかもしれません。実行時に値として何が入っているかに依ります。
まったく継承関係がない型にキャストするのは、(nullでない限り)実行時に失敗すると分かっているのでコンパイル時点で失敗します。

こんな整理でいかがでしょうか。深掘りしたければもう少し例を書くことは出来るでしょうが質問から離れるのでコメントにしました。

[退会済みユーザー]

なるほど理解できました。とてもわかりやすかったです！わざわざ時間を取っていただきありがとうございました！