《Effective Java》學習筆記：C 語言結構在 Java 中的四種替代模式

從 C 結構到 Java 物件導向的思維轉換

《Effective Java》第 19-22 條針對 C 語言結構、聯合、枚舉、函數指針在 Java 中的替代方案。Java 無結構體、聯合、枚舉（JDK 5.0 前）、函數指針，但通過類、接口、枚舉類型（5.0+）提供更安全、更具表達力的替代。本文梳理四大替代模式與核心原則。

第 19 條：用類替代結構體 —— 封裝與不變性

C 結構體公開所有字段，Java 用 private 字段 + 公開訪問器/修改器實現封裝：

// C 結構體
struct Point { float x; float y; };

// Java 替代：不可變類模式（推薦）
public final class Point {
    private final float x;
    private final float y;
    public Point(float x, float y) { this.x = x; this.y = y; }
    public float getX() { return x; }
    public float getY() { return y; }
    // 可選：withX/withY 返回新實例，保持不可變性
}

優勢：類型安全、不可變性、防禦性拷貝、可添加驗證邏輯、支持 equals/hashCode/toString 契約。若必須可變，提供 setter 但需謹慎權衡線程安全。

第 20 條：用類層次替代聯合 —— 代數數據類型編碼

C 聯合同一內存區域存儲不同類型數據，Java 用密封類層次（sealed classes / 訪問者模式）實現：

// C 聯合
union Shape { Circle c; Rectangle r; Square s; };

// Java 替代：抽象基類 + 具體子類
abstract class Shape { abstract double area(); }
final class Circle extends Shape { ... }
final class Rectangle extends Shape { ... }
final class Square extends Shape { ... }
// JDK 17+ 可用 sealed class Shape permits Circle, Rectangle, Square

編譯器強制窮盡匹配（switch/visitor），消除「忘記處理某類型」的運行時風險。

第 21 條：用類替代枚舉結構 —— 類型安全枚舉模式

JDK 5.0 前無 enum 關鍵字，用「類型安全枚舉模式」模擬：

// C 枚舉
typedef enum { CIRCLE, RECTANGLE, SQUARE } Shape;

// Java 5.0 前模式
public class Shape {
    private final String name;
    private Shape(String name) { this.name = name; }
    public String toString() { return name; }
    public static final Shape CIRCLE = new Shape("CIRCLE");
    public static final Shape RECTANGLE = new Shape("RECTANGLE");
    public static final Shape SQUARE = new Shape("SQUARE");
}

// JDK 5.0+ 原生枚舉（強烈推薦）
public enum Shape { CIRCLE, RECTANGLE, SQUARE }
// 可攜帶字段/方法/實現接口，天然單例、可序列化、可 switch

原生枚舉編譯器生成 values()/valueOf()，支持 EnumSet/EnumMap 高效位運算，完美替代 int 常量模式。

第 22 條：用類和接口替代函數指針 —— 策略模式本質

C 函數指針傳遞行為，Java 用函數式接口（單抽象方法接口）+ Lambda（JDK 8+）實現：

// C 函數指針
int (*cmp)(void*, void*);

// Java 7 匿名內部類
Arrays.sort(arr, new Comparator