深入解析 J2SE 1.5 增強 for 循環：final 修飾符與類型相容性

前言

J2SE 1.5（Tiger）引入的增強 for 循環（for-each 循環）極大地簡化了集合與陣列的遍歷操作。本文將深入探討兩個進階主題：如何使用 final 修飾符防止循環變數被意外修改，以及循環變數類型與被遍歷對象元素類型之間的相容性規則。

一、 使用 final 修飾符保護循環變數

在預設情況下，編譯器允許在增強 for 循環的循環體內對循環變數進行重新賦值。然而，這種操作並不會影響循環外部的變數，反而容易造成程式碼閱讀困難，因此不建議這樣做。

Java 提供了一種編譯期檢查機制：在循環變數類型前加上 final 修飾符。一旦加上 final，任何在循環體內對循環變數的賦值操作都會導致編譯錯誤，從而有效杜絕有意或無意的修改行為。

範例 1：禁止重新賦值

int[] integers = {1, 2, 3, 4};
for (final int i : integers) {
    i = i / 2; // 編譯時出錯
}

注意： final 僅禁止對循環變數本身的重新賦值（即改變引用指向）。若循環變數為物件引用，仍可呼叫其方法修改物件內部狀態，或對其屬性賦值。

範例 2：允許修改物件狀態

Random[] randoms = new Random[]{new Random(1), new Random(2), new Random(3)};
for (final Random r : randoms) {
    r.setSeed(4); // 將所有 Random 物件設為相同種子
    System.out.println(r.nextLong()); // 種子相同，首個結果也相同
}

二、 類型相容性規則

為確保循環變數在每次迭代開始時都能安全賦值，J2SE 1.5 對循環變數類型施加了限制。合法的類型選擇包括：

1. 與元素類型完全相同

最直觀的用法：循環變數類型與被遍歷對象的元素類型一致。

int[] integers = {1, 2, 3, 4};
for (int i : integers) {
    System.out.println(i); // 依次輸出 1、2、3、4
}

2. 為元素類型的父類型（上級類型）

循環變數可宣告為元素類型的父類別或實作介面。例如用 Object 遍歷 Collection<String>，或用 int 遍歷 byte[]（基本類型擴大轉換）。

String[] strings = {"A", "B", "C", "D"};
Collection<String> list = java.util.Arrays.asList(strings);
for (Object str : list) {
    System.out.println(str); // 依次輸出 A、B、C、D
}

3. 存在自動裝箱/拆箱轉換關係

J2SE 1.5 引入自動裝箱/拆箱機制，基本類型與其包裝類別可自動轉換。因此，用 Integer 遍歷 int[]，或用 byte 遍歷 Collection<Byte> 均合法。

int[] integers = {1, 2, 3, 4};
for (Integer i : integers) {
    System.out.println(i); // 依次輸出 1、2、3、4
}

關鍵提醒： 此處的「元素類型」由被遍歷對象的**宣告類型**決定。若為 Object[] 陣列，即便實際裝載皆為 String 物件，其元素類型仍為 Object。

三、 泛型帶來的類型安全

J2SE 1.5 以前，Collection 無法限制儲存物件的類型，所有元素均視為 Object。泛型機制的引入解決了此問題：現在可用 Collection<T> 表示元素類型統一為 T 的集合（如 Collection<String>、Collection<Integer>）。注意：T 不能為基本類型（如 Collection<int> 非法）。

配合增強 for 循環，泛型讓遍歷更加簡潔且類型安全：

Collection<String> list = ...;
for (String s : list) { // 無需強制轉型
    System.out.println(s);
}