Java 基礎核心知識體系（二）：包裝類、抽象與介面、單例、集合、多態、String 深度解析

Java 基礎核心知識體系（二）

本文系統整理 Java 基礎進階主題，涵蓋包裝類、抽象類與介面、單例模式、套件管理、繼承與多態、String 核心機制、this/static、常見易混淆概念辨析，助你建立扎實的知識骨架。

十一、包裝類 Integer

基本型別 int 對應的參考型別 Integer 提供豐富工具方法：

• Integer.MAX_VALUE / MIN_VALUE：取得 int 範圍邊界。
• toBinaryString()、toHexString()：轉二進位/十六進位字串。
• 自動裝箱/拆箱：JDK 5+ 支援 Integer i = 10; 與 int n = i; 直接轉換。

關鍵差異：int 預設值 0，儲存於堆疊；Integer 預設值 null，物件在堆積區，支援 null 語意。

十二、抽象類

特徵

1. 含 abstract 方法的類必須宣告為抽象類。
2. 抽象類不可 new 實例，需由子類實作所有抽象方法後才能實例化。
3. 子類若未完全實作，仍為抽象類。

語法範例

abstract class Chinese {
    public abstract void show();
}
class Taiwanese extends Chinese {
    public void show() { System.out.println("Taiwanese"); }
}

十三、介面

定義與規則

• 介面中成員隱含 public static final（常數）與 public abstract（方法）。
• 類別用 implements 實作介面，可多實作（implements A, B）。
• 介面可多重繼承（interface C extends A, B）。
• JDK 8+ 支援 default、static、private 方法。

十四、單例設計模式

核心三步驟

1. 建構子 private，防外部實例化。
2. 靜態私有實例變數。
3. 提供 public static 取得實例方法。

兩種經典寫法

應用場景：資源控制器、配置管理器、連線池等需全域唯一存取點的場合。

十五、套件

• 套件名慣用網域反寫（com.company.project），全小寫。
• package 必須為非註解第一行；import 引入類別。
• java.lang 自動匯入；常用套件：java.util、java.io、java.sql、javax.swing 等。

十六、繼承

初始化順序（關鍵考點）

1. 父類靜態區塊/靜態欄位
2. 子類靜態區塊/靜態欄位
3. 父類實例區塊/實例欄位
4. 父類建構子
5. 子類實例區塊/實例欄位
6. 子類建構子

十七、多態

向上轉型與綁定

• 向上轉型：Super s = new Sub(); 安全但失去子類新增方法。
• 靜態綁定（Overload）：編譯期依參數列表決定。
• 動態綁定（Override）：執行期依實際物件型別決定。

設計原則

• 開閉原則：對擴充開放、對修改關閉。
• 里氏替換：父類出現處皆可用子類替換。

十八、String 核心機制深度解析

建立與常量池

String s1 = "abc";           // 常量池
String s2 = new String("abc"); // 堆區新物件
String s3 = "a" + "b";       // 編譯期優化 -> 常量池 "ab"
String s4 = s1 + "b";        // 執行期 StringBuilder -> 堆區新物件

常用操作

• 比較：equals() 比內容，== 比參考；equalsIgnoreCase() 忽略大小寫。
• 查找/截取/分割/替換/連接：indexOf()、substring()、split()、replace()、concat()/+。
• 不可變性：每次操作產生新物件，頻繁修改建議用 StringBuilder（非線程安全）或 StringBuffer（線程安全）。

十九、this 關鍵字

• 建構子中：this.field = param 區分同名欄位。
• 方法中：this.method() 呼叫本類其他方法。
• 傳遞當前物件：other.doSomething(this)。

二十、static 靜態成員

• 靜態變數：屬於類，所有實例共享，類載入時初始化，儲存於方法區。
• 靜態方法：ClassName.method() 直接呼叫；不可直接存取非靜態成員（無 this 參考）。

二十一、易混淆概念辨析表

二十二、不可共存修飾符組合

• super() 與 this()：皆須置建構子首行。
• final 與 abstract：最終 vs 抽象，語意衝突。
• abstract 與 private：抽象方法需被覆寫，private 不可被覆寫。