Java 物件導向 · Java 11 教學文件

先預測結果，再看輸出。

每個 Java 範例都是獨立的 Main.java，可用 JDK 11 編譯執行；請一次複製一個範例。題庫使用 public class Solution 中的 public static solve(...) 方法，請保留題目指定的型別與參數，使用 return 交回答案，不必另外讀取輸入或撰寫 main。

01｜類別是藍圖，物件是實例

類別把相關資料與操作放在一起：欄位記錄狀態，方法提供行為。new 建立新實例並執行建構子；變數保存該實例的參考。兩次 new 得到不同物件，實例欄位各自保存資料。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    static class Counter {
        int value;
        void add(int amount) {
            value += amount;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Counter first = new Counter();
        Counter second = new Counter();
        first.add(3);
        System.out.println(first.value);
        System.out.println(second.value);
    }
}

預期輸出

3
0

教材對照：PDF 第 2–8 頁

02｜建構子與 this(...)

建構子名稱與類別相同，不寫回傳型別，連 void 也不能加。只在完全沒有自行宣告建構子時，編譯器才會提供預設無參數建構子。建構子可以超載；this(...) 呼叫同類別另一個建構子，在 Java 11 必須放在第一個敘述。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    static class Student {
        String name;
        Student() {
            this("新同學");
        }
        Student(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student first = new Student();
        Student second = new Student("小芽");
        System.out.println(first.name);
        System.out.println(second.name);
    }
}

預期輸出

新同學
小芽

教材對照：PDF 第 9–12、33–37 頁

03｜static 共用，實例各自保存

static 欄位由類別共用，適合保存全體共同資訊；實例欄位保存每個物件自己的狀態。static 方法沒有目前物件的 this，若要使用實例成員，需先取得明確的物件參考。呼叫靜態成員時以類別名稱表示最清楚。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    static class Ticket {
        static int created;
        final int number;
        Ticket() {
            created++;
            number = created;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Ticket first = new Ticket();
        Ticket second = new Ticket();
        System.out.println(first.number);
        System.out.println(second.number);
        System.out.println(Ticket.created);
    }
}

預期輸出

1
2
2

教材對照：PDF 第 3–4、13–14 頁

04｜封裝：讓方法維護合法狀態

封裝是把資料與操作整合並限制直接修改。欄位設為 private，再提供能維護規則的方法。例如帳戶只接受正數存款，外部就不能任意把餘額設成負數。getter／setter 不是必備配對，應依操作需求設計。

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public class Main {
    static class Account {
        private int balance;
        boolean deposit(int amount) {
            if (amount <= 0) {
                return false;
            }
            balance += amount;
            return true;
        }
        int getBalance() {
            return balance;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account();
        System.out.println(account.deposit(100));
        System.out.println(account.deposit(-20));
        System.out.println(account.getBalance());
    }
}

預期輸出

true
false
100

教材對照：PDF 第 26 頁

05｜繼承、super 與建構順序

extends 表示子類別是父類別的一種；一個類別只能直接繼承一個類別，但可實作多個介面。子類別不能直接讀取父類別 private 欄位。建構子不會被繼承；子類別透過 super(...) 呼叫父類別建構子，再完成自身初始化。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    static class Person {
        final String name;
        Person(String name) {
            this.name = name;
            System.out.println("Person 初始化");
        }
    }
    static class Student extends Person {
        Student(String name) {
            super(name);
            System.out.println("Student 初始化");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("小芽");
        System.out.println(student.name);
    }
}

預期輸出

Person 初始化
Student 初始化
小芽

教材對照：PDF 第 27–37 頁

06｜覆寫與動態多型

子類別以相同方法名稱與參數列提供新實作，稱為覆寫（override）。父類別型別的變數可以參考子類別實例；可呼叫哪些方法先由宣告型別決定，實例方法的實際實作再由執行時物件決定。加上 @Override，編譯器會幫你檢查是否真的覆寫。

覆寫不能縮小存取權限；參考型別回傳值可改成更具體的子型別，稱為共變回傳。
覆寫不能新增或擴大父方法未允許的 checked exception；可以少宣告或改成其子型別。
final 方法不能被覆寫，private 方法不會被子類別繼承；static 方法屬於隱藏，不是實例方法覆寫。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    static class Animal {
        String move() { return "移動"; }
    }
    static class Cat extends Animal {
        @Override
        String move() { return "跑跳"; }
    }
    static class Bird extends Animal {
        @Override
        String move() { return "飛行"; }
    }
    static void showMove(Animal animal) {
        System.out.println(animal.move());
    }

    public static void main(String[] args) {
        Animal[] animals = {new Animal(), new Cat(), new Bird()};
        for (Animal animal : animals) {
            showMove(animal);
        }
    }
}

預期輸出

移動
跑跳
飛行

教材對照：PDF 第 15–20、38–45、50–53 頁

07｜欄位遮蔽與 instanceof 轉型

欄位不採用實例方法的動態派送：同名欄位取哪一份，依存取運算式的宣告型別決定。轉型只改變看待同一物件的型別，不會把父類別實例變成子類別。向下轉型前先用 instanceof 判斷；null instanceof 某型別為 false。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    static class Animal {
        String label = "動物";
        String sound() { return "聲音"; }
    }
    static class Cat extends Animal {
        String label = "貓";
        @Override
        String sound() { return "喵"; }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat();
        System.out.println(animal.label);
        System.out.println(animal.sound());
        if (animal instanceof Cat) {
            Cat cat = (Cat) animal;
            System.out.println(cat.label);
        }
    }
}

預期輸出

動物
喵
貓

教材對照：PDF 第 21、44–49 頁

08｜超載與 varargs

超載（overload）是相同方法名搭配不同參數型別、數量或順序；只改回傳型別不成立。呼叫哪個超載在編譯時根據參數型別選擇。varargs 用 int... values 接收不定數量參數，方法內當作陣列處理；每個方法最多一個，且要放最後。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    static String describe(int value) {
        return "數字=" + value;
    }
    static String describe(String value) {
        return "文字=" + value;
    }
    static int sum(int... values) {
        int total = 0;
        for (int value : values) {
            total += value;
        }
        return total;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(describe(11));
        System.out.println(describe("Java"));
        System.out.println(sum(2, 4, 6));
        System.out.println(sum());
    }
}

預期輸出

數字=11
文字=Java
12
0

教材對照：PDF 第 21–25 頁

09｜is-a、has-a 與組合

is-a 表示『是一種』，例如 Computer 是 Machine；has-a 表示『擁有』，例如 Computer 有 Cpu。只有確實能當成父型別使用時才設計繼承；如果只是使用另一個物件的能力，將它保存為欄位通常較清楚。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    static class Machine { }
    static class Cpu {
        int cores = 4;
    }
    static class Computer extends Machine {
        final Cpu cpu = new Cpu();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        System.out.println(computer instanceof Machine);
        System.out.println(computer.cpu.cores);
    }
}

預期輸出

true
4

教材對照：PDF 第 54–55 頁

10｜import static 簡化靜態成員名稱

一般 import 引入型別名稱；import static 引入該型別可存取的靜態成員名稱，例如 Math.max 與 System.out。它不會新增功能，也不會改變存取權限。名稱衝突時保留類別名稱，讓程式容易辨識。

JAVA 11 · Main.java程式碼

import static java.lang.Math.max;
import static java.lang.System.out;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        out.println(max(11, 7));
    }
}

預期輸出

教材對照：PDF 第 56–58 頁

11｜抽象類別與介面

抽象類別用 abstract 宣告，可以保存欄位、提供已實作的方法，也可以留下沒有方法本體的抽象方法；不能直接 new 抽象類別。介面用 interface 定義可提供的能力，類別用 implements 實作。以下把共用的 amount 留在抽象父類別，再由 AddRule 完成 Rule 要求的 apply 方法。

介面中沒有方法本體的 apply 隱含 public abstract，實作方法也必須是 public。
BaseRule 尚未實作 apply，因此必須維持 abstract；AddRule 完成實作後才能建立實例。
Java 11 支援介面 default 方法，能提供預設實作。類別只能 extends 一個父類別，但可以 implements 多個介面。

JAVA 11 · Main.java程式碼

public class Main {
    interface Rule {
        int apply(int value);
        default String label() { return "規則"; }
    }
    static abstract class BaseRule implements Rule {
        protected final int amount;
        BaseRule(int amount) { this.amount = amount; }
    }
    static class AddRule extends BaseRule {
        AddRule(int amount) { super(amount); }
        @Override
        public int apply(int value) { return value + amount; }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Rule rule = new AddRule(3);
        System.out.println(rule.label());
        System.out.println(rule.apply(4));
    }
}

預期輸出

規則
7

教材對照：PDF 第 33（Java 11 介面與抽象類別延伸）頁

WHEN SOMETHING GOES WRONG

遇到錯誤，先檢查這裡

建構子前面誤寫 void

加上 void 後會成為一般方法，new 時不會把它當成建構子執行。檢查名稱與類別完全相同，且無回傳型別。

在 static 方法直接使用 this

static 沒有目前實例。先取得物件再呼叫實例方法，或重新思考操作是否應該是實例方法。

以為轉型後一定呼叫父類別方法

轉型不會改變實際物件；被覆寫的實例方法仍由物件決定。子類別實作內要明確呼叫父方法時用 super.method()。

PAUSE AND TRY

先不要急著看別人的寫法

建立兩個帳戶，只向第一個存款，第二個餘額應該是多少？
把多型範例的 Cat 加上新方法，Animal 變數為何不能直接呼叫？
比較 void run(int n) 與 void run(String text) 屬於超載還是覆寫。

先用紙筆預測，再改動範例中的數字或文字。結果與預期不同時，找出最早開始不同的那一步。

把這幾件事帶走

建構子建立合法起點，方法維護合法狀態。
宣告型別決定可呼叫內容，物件決定被覆寫實例方法的實作。
分清楚 is-a 繼承與 has-a 組合，避免讓關係過度複雜。

FROM READING TO PRACTICE

用三道免費題，練習本章觀念

先做簡單題確認語法，再把幾個步驟組合起來。三題都來自本章主題的 Java 免費題庫，難度表示需要組合的基本概念。

簡單

教材來源與 Java 11 對照

本章依據《第二部分 03 Java 物件導向.pdf》PDF 第 2–58 頁整理，將原有觀念重新編寫為可閱讀與執行的網站教學。頁碼為 PDF 檔案頁次；舊版語法說明與已知誤植依 Java 11 修正，補充內容另有標示。

需要查閱更完整的規則時，可參考以下官方文件。

Java 11 語言規格：類別、建構子與方法（另開分頁）

01｜類別是藍圖，物件是實例

02｜建構子與 this(...)

03｜static 共用，實例各自保存

04｜封裝：讓方法維護合法狀態

05｜繼承、super 與建構順序

06｜覆寫與動態多型

07｜欄位遮蔽與 instanceof 轉型

08｜超載與 varargs

09｜is-a、has-a 與組合

10｜import static 簡化靜態成員名稱

11｜抽象類別與介面

遇到錯誤，先檢查這裡

先不要急著看別人的寫法

把這幾件事帶走

用三道免費題，練習本章觀念

201. Rectangle 物件：寬加delta後讀取面積

209. 介面多型：正數用平方・其他用原值・逐筆結果

257. 帳戶封裝：初值10費用1・不得透支不足整筆拒絕・最後餘額

教材來源與 Java 11 對照