Java 面向對象特性總結：封裝、繼承、多態與核心語法

Java 面向對象特性總結

基本概念

• 對象：客觀事物實體，由屬性與服務封裝而成。
• 類：具相同屬性/服務的對象集合，提供統一抽象描述。
• 消息：向對象發出的服務請求，包含對象標識、服務標識、輸入/回答信息。

三大特征

1. 封裝性：屬性與服務結合，隱藏內部細節，僅暴露有限接口。Java 通過 private/default/protected/public 四級訪問權限實現。
2. 繼承性：子類擁有父類非私有成員，支持單繼承，不支持多重繼承。關鍵字 extends、super。
3. 多態性：靜態多態（方法重載，編譯時確定）與動態多態（方法重寫，運行時根據實例類型調用）。重寫遵循：權限不嚴於父類、拋出異常不多於父類。

核心語法詳解

類聲明與類體

[public] [abstract|final] class ClassName [extends Super] [implements Interfaces] {
    // 成員變量
    [public|protected|private] [static] [final] [transient] [volatile] type varName;
    // 成員方法
    [public|protected|private] [static] [final|abstract] [native] [synchronized]
    returnType methodName([params]) [throws exceptions] { ... }
}

關鍵字詳解

• static：類成員，屬於類不屬於實例，可直接用類名訪問。
• final：修飾類(不可繼承)、方法(不可重寫)、變量(常量)。
• abstract：抽象類/方法，強制子類實現。
• transient：序列化時忽略。
• volatile：多線程可見性。
• native：調用非 Java 代碼。
• synchronized：線程同步。

方法重載 vs 重寫

構造器

• 與類同名，無返回類型，new 調用。
• 支持重載；若無顯式構造器，編譯器生成無參構造器；若有帶參構造器，無參不會自動生成。
• 可用 this(...) 調用本類其他構造器，必須在首行。

對象創建與銷毀

• 對象存儲於堆，變量持有引用。
• 無引用時成為垃圾，GC 自動回收。可手動 System.gc() 建議回收。
• 無析構器，finalize() 不可靠，資源釋放應顯式調用 close()。

包與導入

• 包確保類名唯一，建議用反轉域名作前綴。
• import 僅為便捷，不影響字節碼大小。靜態導入 import static 可直接用靜態成員。

接口與抽象類

• 接口：interface，僅含常量與抽象方法，支持多實現，實現類方法必須 public。
• 抽象類：abstract class，可含實例變量與具體方法，單繼承。
• 常見模式：接口定義能力，抽象類提供默認實現（如 Collection vs AbstractCollection）。

內部類

• 成員內部類、局部內部類、匿名內部類。
• 可訪問外部類成員（含私有），外部需完整名稱訪問。
• 優點：減少類文件；缺點：結構不清晰。

類型轉換陷阱

• 子類 → 父類：安全（向上造型）。
• 父類 → 子類：編譯通過但運行拋 ClassCastException，除非對象實為子類實例。
• 同父類的兄弟類不可互轉（如 Panel 和 Frame 雖同繼承 Container 但不可互轉）。

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