Java 核心知識點精華總結：從基礎類型到單例模式的 22 條實戰精要

基本資料類型與記憶體佔用

JDK 7+ 新特性

• 二進制字面量：int mask = 0b1010_1100;（支援底線分隔增強可讀性）
• 字元編碼：Java char 固定 16 位 Unicode（\uXXXX），補字元需用 int 或 String 處理

特殊數值與運算規則

• 1.0 / 0.0 → Double.POSITIVE_INFINITY
• -1.0 / 0.0 → Double.NEGATIVE_INFINITY
• 0.0 / 0.0 或 Math.sqrt(-1) → Double.NaN
• NaN 與任何值比較（含自身）均回傳 false，檢測請用 Double.isNaN()

陣列本質：沒有真正的多維陣列

int[][] a = new int[3][4]; 實為「陣列的陣列」：a[0]、a[1]、a[2] 分別指向獨立的一維陣列物件，長度可不一致（鋸齒陣列）。

套裝類別編譯/執行指令

javac -d . Hello.java   # -d 指定輸出根目錄，自動建立套件目錄樹
java pkg.MainClass      # 執行時使用完整限定名

多型陷阱：欄位不具多型性

class Parent { String field = "P"; }
class Child extends Parent { String field = "C"; }
Parent obj = new Child();
System.out.println(obj.field); // 輸出 "P" —— 編譯期靜態綁定

只有非靜態方法具備動態分派（多型），欄位、靜態方法、私有方法、建構器均為靜態綁定。

instanceof 運算子

obj instanceof Type：判斷 obj 是否為 Type、子類別或實作介面的實例。null instanceof AnyType 永遠回傳 false。

基本型別與包裝類別雙向轉換

int i = 1;
Integer obj = Integer.valueOf(i);  // 自動裝箱（優先使用快取）
int j = obj.intValue();            // 自動拆箱

注意：new Integer(1) 每次建立新物件，Integer.valueOf(1) 會複用 [-128, 127] 快取池。

單例模式（懶漢式·非執行緒安全版）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) instance = new Singleton();
        return instance;
    }
}

生產環境請用 雙重檢查鎖（DCL）、靜態內部類 或 枚舉 實作執行緒安全單例。

final 欄位初始化鐵律

• 靜態 final：宣告時或靜態初始化區塊（static { }）
• 實例 final：宣告時、實例初始化區塊（{ }）或每個建構器中
• 系統不會對 final 欄位進行隱式預設值初始化

字串常量池與 intern 機制

String a = "java";
String b = "java";
System.out.println(a == b); // true —— 同一常量池引用

String c = new String("java");
System.out.println(a == c); // false —— 堆上新物件
System.out.println(a == c.intern()); // true —— 手動入池

final 方法與類

• final 方法：不可被覆寫（private 方法隱含 final 語意）
• final 類：不可被繼承
• 子類別定義同名 final 方法屬於遮蔽，非覆寫

不可變類設計要點

1. 類別宣告 final
2. 所有欄位 private final
3. 無 setter 方法
4. 可變元件（如集合、日期）防禦性複製
5. JDK 內建：8 大包裝類、String、LocalDate 等

快取不可變實例範式

public final class CacheImmutable {
    private static final int MAX = 10;
    private static final CacheImmutable[] CACHE = new CacheImmutable[MAX];
    private static int pos = 0;
    private final String name;

    private CacheImmutable(String name) { this.name = name; }

    public static CacheImmutable valueOf(String name) {
        for (CacheImmutable c : CACHE) if (c != null && c.name.equals(name)) return c;
        CacheImmutable n = new CacheImmutable(name);
        CACHE[pos % MAX] = n;  // 循環覆蓋策略
        pos++;
        return n;
    }
    // equals/hashCode 必須基於不可變狀態實作
}

適用於高頻重複、狀態固定的值物件（如幣別、語系、狀態碼）。

static 與 abstract 互斥

static 屬於類別層級，abstract 強制子類別實作，兩者語意衝突，編譯錯誤。

介面規範

• 欄位隱含 public static final
• 方法隱含 public abstract（JDK 8+ 可 default/static）
• 類別可單繼承、多實作

內部類存取規則與實例化

非靜態內部類實例隱含持有外部類實例引用，可能導致記憶體洩漏（如長壽命內部類引用短壽命外部類）。

變數查找順序（非靜態內部類方法內）

1. 方法區域變數 2. 內部類實例欄位 3. 外部類實例欄位（需用 OuterClass.this.field 明確存取）