解決“無法實例化類型”編譯錯誤

1. 概述

在 Java 中，某些類型以藍圖的形式存在，而不是具體的實作。如果我們嘗試使用new關鍵字實例化這些類型，編譯器會拋出錯誤「無法實例化該類型」。

這種編譯時錯誤是一種安全機制，確保我們遵循 Java 的型別系統和抽象原則。理解 Java 為什麼阻止直接實例化某些類型，有助於我們編寫更健壯的程式碼。

在本教程中，我們將學習導致此錯誤的原因以及如何解決interfaces 、 abstract classes和enums此錯誤。我們還將了解 Java 17 及更高版本中的密封類別如何對類型層次結構添加更多約束。

2. 理解錯誤

「無法實例化該類型」錯誤表示我們試圖實例化 Java 不允許直接建立的類型。這種限制是設計使然，旨在維護適當的抽象和類型安全。

當我們寫如下程式碼時，編譯器會阻止我們：

List<String> list = new List<>(); // Cannot instantiate the type List

Java 強制執行此限制，因為這些類型故意是不完整的，或具有特殊的實例化規則，阻止它們與new關鍵字一起使用。

3. 常見原因

讓我們來分析一下出現這種錯誤的三種最常見情況。

3.1. 嘗試實例化介面

介面定義了類別必須實現的契約，但它們本身並不包含任何實作。因此，我們不能直接建立介面的實例：

// This causes a compilation error

 Map<String, Integer> scores = new Map<>();

 Set<String> names = new Set<>();

編譯器會拒絕這段程式碼，因為Map和Set是介面。它們規定了實作類別必須提供哪些方法，但並不提供實際的實作。

自 Java 8 起，介面可以包含預設方法和靜態方法，但這並不意味著它們可以直接實例化，因為介面不能保存狀態，而且它們仍然可以用於多重繼承。這就是為什麼編譯後的 JVM 工件會被標記ACC_INTERFACE標誌的原因。因此，我們不能直接建立介面的實例。

3.2. 嘗試實例化抽象類

抽象類別是部分實現的類，不能單獨實例化。它們通常包含子類別必須實作的抽象方法：

public abstract class DataExporter {

 protected String filename;



 public abstract void export(List<String> data);



 public String getFilename() {

 return filename;

 }

 }



 // This causes a compilation error

 DataExporter exporter = new DataExporter(); // Cannot instantiate the type DataExporter

由於DataExporter類別有一個抽象方法export() ，Java 無法建立它的完整實例。該類別有意設計為不完整，需要一個具體的子類別來提供缺失的實作。

3.3. 嘗試實例化枚舉

枚舉類型在編譯時定義了一組固定的實例，我們不能使用new關鍵字建立新的實例：

public enum Status {

    ACTIVE, INACTIVE, PENDING

}



// This causes a compilation error

Status status = new Status(); // Cannot instantiate the type Status

enum類別載入時，JVM 會自動建立枚舉實例。建構子隱式為private ，防止外部實例化。

4. 如何修復此錯誤？

解決方案取決於我們要實例化的類型。

對於接口，我們使用具體的實作類別：

List<String> list = new ArrayList<>();

 Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();

 Set<String> names = new HashSet<>();

對於抽象類，我們需要找到或編寫一個具體的子類別來實作所有抽象方法：

public class CsvExporter extends DataExporter {

 @Override

 public void export(List<String> data) {

 // Write data to CSV file

 }

 }



 DataExporter exporter = new CsvExporter();

 exporter.export(data);

最後，我們從不實例化enums ；相反，我們只是引用預定義的常數：

Status status = Status.ACTIVE;

5. 密封類別和實例化約束（Java 17+）

Java 17 引入了密封類，為類型層次結構增加了一層約束。密封類別或介面使用permits子句限制哪些類別可以擴充或實作它：

public sealed interface Shape permits Circle, Rectangle, Triangle {

 double area();

 }

透過此聲明，只有Circle 、 Rectangle和Triangle可以實作Shape 。與常規接口一樣，我們仍然不能直接實例化密封接口，但現在允許的實作集合已得到明確控制：

// This still causes a compilation error

 Shape shape = new Shape();

 // We must use one of the permitted implementations

 Shape shape = new Circle(5.0);

密封類別的工作方式類似。如果我們聲明一個抽象密封類，則只有允許的子類才能擴展它：

public abstract sealed class Payment permits CreditCardPayment, BankTransfer {

 protected double amount;

 }



 // This still causes a compilation error

 Payment payment = new Payment();



 // We must use a permitted subclass

 Payment payment = new CreditCardPayment(100.0);

密封類型在模式匹配中特別有用，因為編譯器知道完整的子類型集，並且可以驗證switch表達式中的窮盡性。

6. 結論

在本文中，我們探討了 Java 中的「無法實例化類型」編譯錯誤。

首先，我們探討了Java為何禁止直接實例化某些類型以維護抽象性和類型安全性。其次，我們確定了三個常見原因：嘗試實例化interfaces 、 abstract classes或enums 。

我們還學習如何透過使用介面的具體實作、建立抽象類別的子類別以及直接引用枚舉常數來解決每個案例。

和往常一樣，程式碼可以在 GitHub 上找到。