Java 類別結構定義完整指南：從基本語法到實例建立

Java 類別核心概念

類別是 Java 程式的基本單位，也是建立物件的藍圖。理解類別定義語法、成員組成、實例化機制，是物件導向程式設計的起點。

1. 類別定義語法

[修飾詞] class 類別名稱 [extends 父類別] [implements 介面...] {
    // 類別主體：欄位、建構子、方法、巢狀類別...
}

• class 關鍵字宣告類別。
• extends 指定單一父類別（預設繼承 Object）。
• implements 可實作多個介面。
• 大括號 {} 界定類別範圍。

範例：基本矩形類別

public class Rectangle {
    // 欄位（屬性）
    private int width;
    private int height;

    // 建構子
    public Rectangle(int w, int h) {
        width = w; height = h;
    }

    // 方法（行為）
    public int getArea() { return width * height; }
    public void draw() { /* 繪製邏輯 */ }
}

2. 類別成員組成

封裝原則

• 欄位宣告為 private，隱藏內部實作細節。
• 提供 public getter/setter 控制存取與驗證。
• 方法實作細節對外不透明，僅公開契約。

3. 實例建立與使用

// 1. 宣告參考變數
Rectangle rect;

// 2. 使用 new 關鍵字建立實例，呼叫建構子
rect = new Rectangle(10, 20);

// 3. 透過參考變數存取成員（. 運算子）
int area = rect.getArea();      // 呼叫方法
rect.width = 15;                // 編譯錯誤：width 為 private
rect.setWidth(15);              // 正確：使用 setter

記憶體模型示意

• Stack（堆疊）：儲存參考變數 rect、方法呼叫幀、區域變數。
• Heap（堆積）：儲存實際物件實例（width=10, height=20）。
• 多個參考可指向同一物件：Rectangle r2 = rect; 兩者指向同一實例。

4. 進階：匿名類別與 Lambda

// 匿名類別（介面單一方法時常用）
Runnable task = new Runnable() {
    public void run() { System.out.println("執行中..."); }
};

// Lambda 表達式（Java 8+，函式式介面）
Runnable task2 = () -> System.out.println("執行中...");

最佳實務檢查清單

1. 類別職責單一（SRP）。
2. 欄位預設 private，必要時提供存取器。
3. 建構子確保物件建立即進入合法狀態。
4. 善用 final 修飾不可變欄位/參數。
5. 實作 toString()、equals()/hashCode() 便於除錯與集合使用。