Java 物件導向基石：類別與物件定義、實例化、記憶體模型完整解析

一、核心概念辨析

二、Java 中定義類別

public class Person {
    // 屬性（成員變數）
    private String name;
    private int age;
    private String gender;

    // 建構子
    public Person(String name, int age, String gender) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }

    // 方法（行為）
    public void introduce() {
        System.out.println("我是 " + name + "，今年 " + age + " 歲，性別：" + gender);
    }

    // Getter/Setter
    public String getName() { return name; }
    public void setName(String name) { this.name = name; }
    // ... 省略 age、gender
}

三、物件的宣告、實例化與初始化

// 1. 宣告參考變數（棧上，佔 4/8 bytes）
Person p1;

// 2. 實例化：new 分配堆記憶體，呼叫建構子初始化
p1 = new Person("小明", 18, "男");

// 3. 合寫
Person p2 = new Person("小紅", 20, "女");

記憶體圖解

棧                    堆
┌─────────┐          ┌──────────────────┐
│ p1 ─────┼────────▶ │ Person 对象       │
└─────────┘          │ name="小明"       │
                     │ age=18            │
                     │ gender="男"       │
                     └──────────────────┘

四、完整範例：空調類別

public class AirConditioner {
    // 屬性
    String brand;
    String model;
    int power;      // 匹數
    int temperature;

    // 行為
    public void cool() { temperature--; }
    public void heat() { temperature += 2; }
    public void display() {
        System.out.println(brand + " " + model + " (" + power + "匹) 當前溫度：" + temperature + "°C");
    }

    public static void main(String[] args) {
        AirConditioner ac = new AirConditioner();
        ac.brand = "美的";
        ac.model = "KFR-35GW";
        ac.power = 1.5;
        ac.temperature = 26;

        ac.cool();      // 25°C
        ac.heat();      // 27°C
        ac.display();
    }
}

五、深度補充：記憶體模型與生命週期

1. 物件建立流程

1. 類別載入檢查
2. 堆記憶體分配（指標碰撞/空閒列表）
3. 記憶體歸零（除 object header）
4. 設定 object header（類別指標、HashCode、GC 年齡、鎖狀態）
5. 執行 `` 方法（建構子邏輯、欄位初始化）

2. 物件存取定位

• 句柄池：reference → handle → (instance data, type data)
• 直接指標：reference → instance data（HotSpot 預設）

3. 物件銷毀與 GC

• 不可達物件 → 標記-清除/整理/複製 → 回收
• finalize() 已棄用，改用 try-with-resources / Cleaner

六、常見誤區