Java 面向對象基石：對象模型、構造器機制與內存佈局圖解

對象：問題領域的抽象，封裝狀態與行為

對象三大特性：封裝（綁定屬性與方法、隱藏內部細節）、繼承（單繼承、多實現、不可繼承 private 成員）、多態（父類引用指向子類對象、動態綁定）。

構造器核心規則

1. 方法名與類名相同，無返回值類型（連 void 也不能寫）。
2. 作用：在堆內存中為對象屬性分配空間並完成初始化。
3. 至少一個：無顯式定義時編譯器生成無參構造器；一旦定義任何構造器，默認無參構造器消失。
4. 可重載：通過參數列表區分，編譯器根據實參類型綁定調用目標。
5. 權限可為 `private`（單例模式、構建者模式常用）。
6. 由 JVM 在 `new` 指令執行時調用，非開發者直接調用。

對象創建與內存佈局

// 假設類定義
class Person {
    String name;   // 引用類型，4/8 字節（指向堆中 String 對象）
    int age;       // 基本類型，4 字節，直接存儲在對象內存佈局中
    // 方法不佔用對象實例內存，存放在方法區
}

創建對象時 JVM 做了什麼？

1. 類加載檢查（常量池符號引用解析）。
2. 在堆中分配實例內存（包含所有非 static 欄位，引用類型佔 4/8 字節，基本類型按大小）。
3. 將分配內存初始化為零值（null/0/false）。
4. 設置對象頭（HashCode、GC 分代年齡、鎖狀態、類元數據指針）。
5. 執行 `` 方法（構造器字節碼）：執行字段顯式賦值、代碼塊、父類構造器、本類構造器代碼。

子類構造器隱式調用父類構造器

class Father { Father() { System.out.println("Father init"); } }
class Son extends Father { Son() { /* 隱式 super() */ System.out.println("Son init"); } }
new Son(); // 輸出: Father init -> Son init
// 注意：只調用父類構造器，不創建父類獨立對象！

實體類 vs 測試類

• 實體類：封裝屬性、提供 getter/setter、業務方法，無 `main`。
• 測試類：包含 `main`，創建實體對象、調用方法驗證邏輯。
• 訪問權限控制：`private` 只能本類訪問，需通過 public 方法間接操作。

包機制與編譯運行

• 包聲明對應目錄結構：`package com.demo;` -> 源文件在 `com/demo/`。
• 編譯輸出目錄：`javac -d . Demo.java` 生成 `com/demo/Demo.class`。
• 導入包：`import com.demo.*;` 或全限定名。

引用類型默認值與內存圖

引用類型欄位在堆中佔 4 字節（32位 JVM）或 8 字節（64位開啟壓縮指針），默認值 `null`。基本類型按規格固定大小。

核心口訣

「構造器初始化堆中屬性，引用四字節指向對象，方法區存代碼不佔實例，子類構造必先調父構造，私有構造單例門道。」