Java 面向對象核心筆記（二）：方法、建構子、重載、修飾符、繼承、多態、抽象、封裝、介面、包

前言

本文系統整理 Java 面向對象核心知識體系，涵蓋方法、建構子、重載、修飾符、繼承、多態、抽象類別、封裝、介面、包等十大主題，配合程式碼範例與表格總結，適合初學者建立完整觀念、資深開發者快速查閱。

一、方法

定義語法

修飾符 返回值類型 方法名(參數類型 參數名, ...) {
    方法體;
    return 返回值;
}

特點

• 封裝功能邏輯，提升複用性
• 只有被呼叫才執行
• void 表示無返回值，最後 return 可省略
• 方法內只能呼叫方法，不能定義方法

main 方法

• 程式入口，JVM 自動呼叫
• public static void main(String[] args)
• 保證類別可獨立執行

方法重載

同一類別中，方法名相同、參數列表不同（個數、型別、順序），與返回值無關：

int add(int a, int b) { return a + b; }
int add(int a, int b, int c) { return add(a, b) + c; }
double add(double a, double b) { return a + b; }
// void add(int a, int b) {} // 錯誤：僅返回值不同無法重載

可變參數

public static void printNum(double... numbers) {
    System.out.println("第一個：" + numbers[0]);
    for (int i = 1; i < numbers.length; i++) {
        System.out.println("其他：" + numbers[i]);
    }
}
// 呼叫：printNum(1, 2, 9, 5, 8); 或 printNum(new double[]{1, 2, 6});

finalize() 方法

物件被 GC 回收前呼叫，用於清理資源（如關閉檔案）。不建議依賴，應使用 try-with-resources 或 AutoCloseable。

二、建構子

• 與類別同名、無返回值
• 建立物件時自動執行，先執行欄位初始化再執行建構子
• 無自定建構子時，編譯器提供無參預設建構子
• 可重載，支援多種初始化方式

三、修飾符總覽

存取修飾符

修飾符	同類	同包	子類(異包)	非子類(異包)
public	✓	✓	✓	✓
protected	✓	✓	✓	✗
default (無)	✓	✓	✗	✗
private	✓	✗	✗	✗

類別修飾符

• final：不可被繼承
• abstract：抽象類別，不可實例化，可含抽象方法

變數修飾符

• static：類別變數，共享單一拷貝
• final：常數，僅能指派一次
• transient：序列化時忽略
• volatile：多線程可見性保證

方法修飾符

• static：類別方法，無需實例呼叫
• final：不可被覆寫
• abstract：抽象方法，無方法體
• synchronized：同步鎖
• native：原生實現 (JNI)

四、繼承

關鍵字

• extends：單一繼承類別
• implements：實作介面，可多重

特性

• 子類擁有父類非 private 成員
• 子類可擴充屬性方法、覆寫父類方法
• Java 單繼承、多層繼承 (A→B→C)
• 提高耦合度，慎用

super / this

• super：參考父類成員、呼叫父類建構子
• this：參考當前物件、呼叫本類建構子
• 建構子中 super() 必須是第一行，與 this() 二擇一

final 關鍵字

• 修飾類：不可繼承
• 修飾方法：不可覆寫
• 修飾變數：常數

五、方法覆寫 vs 重載

比較項	覆寫	重載
發生位置	父子類別	同一類別
方法名	相同	相同
參數列表	必須相同	必須不同
返回型別	相同或协变	可不同
存取權限	不得縮小	可任意
拋出異常	不得擴大	可任意
多態性	執行期多態	編譯期多態

六、多態

三大必要條件

1. 繼承關係
2. 方法覆寫
3. 父類參考指向子類物件

優點

• 消除型別耦合
• 可替換性、可擴展性、靈活性、簡化性

存取規則

• 成員變數：編譯看左邊(參考型別)，執行也看左邊 → 父類
• 非靜態方法：編譯看左邊，執行看右邊(實際物件) → 子類
• 靜態方法：編譯看左邊，執行也看左邊 → 父類

向上/向下轉型

Animal a = new Cat();     // 向上轉型 (隱式)
a.eat();                  // 呼叫 Cat.eat()

Cat c = (Cat) a;          // 向下轉型 (強制)
c.catchMouse();           // 呼叫 Cat 專有方法

七、抽象類別

• abstract class：含抽象方法的類別必須宣告為 abstract
• 不可實例化，僅供繼承
• 抽象方法：無方法體，以分號結尾
• 子類必須實作所有抽象方法，或繼續宣告為 abstract
• 建構子、靜態方法不可為 abstract

八、封裝

• 私有欄位 + public getter/setter
• 優點：降低耦合、隱藏實現細節、精確控制存取、提升安全性
• JavaBean 規範：私有欄位、無參建構子、getter/setter 命名規範

九、介面

特性

• 隱含 public abstract 方法
• 欄位隱含 public static final (常數)
• 無建構子、不可實例化
• 類別用 implements 實作，可多重實作
• 介面可繼承多個介面 (extends A, B)

介面 vs 抽象類別

項目	抽象類別	介面
方法實作	可有非抽象方法	Java 8 前不可，8+ 可 default/static
欄位型別	任意	僅常數
靜態程式碼塊	可有	不可有
繼承關係	單繼承	多重實作

十、包

• 組織類別命名空間，避免名稱衝突
• 目錄結構對應包名：package com.example.util; → com/example/util/
• import pkg.* 或 import pkg.ClassName
• 包聲明必須在源檔第一行
• 無包聲明屬於 unnamed package

總結

Java 面向對象三大特性：封裝、繼承、多態。掌握修飾符存取規則、覆寫與重載差異、抽象類別與介面選型、包管理慣例，是寫出高內聚、低耦合、可維護 Java 代碼的基石。