Java 核心概念深度解析：面向對象與集合框架進階

五、面向對象核心機制

extends 與 implements 的本質區別

extends 用於繼承單一類別，建立「是一種」關係；implements 則用於實作介面，屬於契約式設計。介面的引入解決了 Java 不支援多重繼承的限制——介面中僅宣告方法簽名，實作細節交由具體類別完成。值得注意的是，介面之間也可透過 extends 形成單繼承體系。

Java 如何實現多重繼承效果

Java 明確拒絕 C++ 風格的顯式多重繼承，因為會導致子類別被迫呼叫虛擬基底類別建構子，違反封裝原則。取而代之的是 interface + implements 機制，讓類別可實作多個介面，達到「多型」而非「多重繼承」的設計目標。

abstract 關鍵字的語義

被標記為 abstract 的方法無需提供方法本體，強制子類別實作；包含抽象方法的類別必須宣告為抽象類別，且無法實例化，但可定義建構子供子類別呼叫。

存取修飾符的可見性層級

• public：任何類別可存取
• protected：同類別與子類別可存取
• private：僅限類別內部
• 預設：同一套件內可見

類別僅能使用 public 或預設修飾符。

Override vs Overload 核心差異

Override（覆寫）：發生於父子類別之間，方法名稱、參數列表完全相同，體現多型。
Overload（多載）：發生於同一類別內（或父子類別間），方法名稱相同但參數型別/個數不同，屬於靜態綁定。

建構子鏈與 super/this 呼叫規則

• 子類別建構子首行呼叫 super(...) 執行父類別建構子
• 同類別內建構子互呼使用 this(...)，同樣必須置於首行
• 未定義任何建構子時，編譯器自動提供無參數預設建構子
• 一旦自訂建構子，預設建構子即消失，需顯式定義無參數版本

物件銷毀與 finalize()

Java 無析構函數，void finalize() 在 GC 回收前被呼叫，但回收時機不可預測，實務上極少使用。

型別轉換與 instanceof 安全檢查

父類別參照強轉為子類別時，若實際物件非目標型別，會拋出 ClassCastException。安全做法是先用 instanceof 判斷：

if (a instanceof B) {
    B b = (B) a;
    // 安全使用 b
}

參數傳遞的常見誤區

Java 採用「傳值呼叫」。方法內將參考變數重新指向新物件（a = new A()），不會影響外部原始物件；基本型別同理。正確做法是直接操作物件內部狀態（a.setAttr(...)）。

六、java.util 集合框架實戰指南

動態陣列與 List 介面

陣列長度固定（int[] arr = new int[n]），需動態增刪請使用 List：

• ArrayList：陣列實作，隨機存取快
• LinkedList：鏈結串列實作，插入刪除快，亦可作佇列/堆疊

Set 介面：去重與排序

• HashSet：雜湊表，無序、高效去重
• TreeSet：紅黑樹，元素自動排序，需實作 Comparable 或提供 Comparator

Map 介面：鍵值對快速查找

Map 儲存 key-value 對，透過鍵快速存取值。get() 回傳 Object 需強制轉型。

遍歷與排序工具

• 統一使用 Iterator 遍歷 Collection/Map
• 陣列排序：Arrays.sort()
• 自訂排序策略：實作 Comparator 配合 Arrays.sort()

隨機數與字串比較陷阱

• 使用 java.util.Random 產生隨機數
• 字串比較必須用 equals() 或 equalsIgnoreCase()，== 比較的是參考位址而非內容