Record：語法與優點

1. DTO 類別的問題：我們為什麼需要 record 類別？

說實話，你寫過多少次這樣的類別？

public class Point {
    private final int x;
    private final int y;

    public Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Point point = (Point) o;
        return x == point.x && y == point.y;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(x, y);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Point{" + "x=" + x + ", y=" + y + '}';
    }
}

看起來不難，但數數看有多少行！再想像一下：如果你有 10 個這樣的類別，每個有 5–6 個欄位。連 IDE 都會對產生這些樣板程式碼感到疲倦。若你決定加一個新欄位——還得改建構子、getter、equals、hashCode、toString…… 枯燥、重複，還是錯誤的溫床。

這類類別稱為 DTO（Data Transfer Object）或 Value Object。 它們只是用來存放資料——就這樣。但因為樣板程式碼太多，維護起來很辛苦。

如果你覺得這不算問題，不妨等到你得同時修改 50 個這樣的類別時再說。到時你會特別懷念 record 類別！

2. 認識 record：語法與 Java 16+ 的魔法

自從 Java 16 起，一切都改變了。出現了一種新的類別——record。它專為只需保存一組資料的情境設計。語法幾乎就像其他語言的元組（tuple）。

如何宣告 record？

public record Point(int x, int y) { }

就這樣！你剛建立了一個不可變的類別，包含兩個欄位、建構子、getter、equals、hashCode 和 toString，完全不需要多餘的樣板。

Java 在「幕後」做了什麼？

• 欄位 x 與 y 會成為 private final。
• 存取方法會自動產生：int x() 與 int y()。
• 建構子：public Point(int x, int y)。
• equals/hashCode：依值比較所有欄位。
• toString：回傳像 "Point[x=1, y=2]" 這樣的字串。

可以說，record 是「加強版的 DTO」：程式碼更少、保證更多、錯誤更少。

不可變性（immutability）

record 類別的所有欄位都會自動是 final。物件建立之後就無法再被修改——編譯器會替你把關。

如果你嘗試加入 setter 或讓欄位不是 final——編譯器會阻止你。這種為你著想的貼心防護並不常見！

3. 使用 record 類別的範例

一般類別（很多程式碼）：

public class Client {
    private final String name;
    private final int id;

    public Client(String name, int id) {
        this.name = name;
        this.id = id;
    }

    public String getName() { return name; }
    public int getId() { return id; }

    // equals, hashCode, toString ...
}

record 類別（只要一行！）：

public record Client(String name, int id) { }

使用方式：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Client client = new Client("Ivan", 123);
        System.out.println(client.name()); // Ivan
        System.out.println(client.id());   // 123
        System.out.println(client);        // Client[name=Ivan, id=123]
    }
}

請注意：
- 存取方法名稱與欄位相同：name()、id()。
- 沒有 setName() 或 setId()——物件在建立後無法被修改。

4. record 類別的優點：更少程式碼、更少錯誤

程式碼更少——更幸福

為何要寫 40 行，能用一行就好？Record 類別能節省時間與心力，特別是在有大量 DTO 與 value 物件的大型專案中。

以契約保證的不可變

• record 類別一律是 final 且不可變。
• 物件不會被偽造或不小心被修改。
• 不會因為物件狀態在意想不到的地方被改變而出現「怪 bug」。
• 可安全用於多執行緒程式（前提是所有欄位本身也是 immutable）。

自動產生 equals/hashCode/toString

不必手寫比較、雜湊與友善字串輸出的方法。一切都會自動且正確地完成。

Client c1 = new Client("Anna", 42);
Client c2 = new Client("Anna", 42);

System.out.println(c1.equals(c2));                 // true
System.out.println(c1.hashCode() == c2.hashCode()); // true
System.out.println(c1);                             // Client[name=Anna, id=42]

對集合與鍵值使用再適合不過

可以把 record 物件當作 HashMap 的鍵、HashSet 的元素等——一切都會正確運作，因為 equals 與 hashCode 會涵蓋所有欄位。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

Map<Client, String> clients = new HashMap<>();
clients.put(new Client("Anna", 42), "VIP");

System.out.println(clients.get(new Client("Anna", 42))); // VIP

清楚描述資料

record 的語法會直接顯示儲存哪些資料，且物件是不可變的。這使得程式碼對其他開發者（以及半年後的你）更容易理解。

5. 表格：一般類別與 record 類別的比較

6. 擴充教學應用：以 record 類別示範

假設你的教學用銀行應用需要儲存帳戶交易：日期、金額、操作類型（例如「存入」或「提領」）。

在 Java 16 之前：

public class Transaction {
    private final LocalDate date;
    private final double amount;
    private final String type;

    public Transaction(LocalDate date, double amount, String type) {
        this.date = date;
        this.amount = amount;
        this.type = type;
    }

    public LocalDate getDate() { return date; }
    public double getAmount() { return amount; }
    public String getType() { return type; }

    // equals, hashCode, toString ...
}

使用 Java 16 與 record：

import java.time.LocalDate;

public record Transaction(LocalDate date, double amount, String type) { }

使用方式：

Transaction t = new Transaction(LocalDate.now(), 100.0, "deposit");
System.out.println(t);         // Transaction[date=2024-06-01, amount=100.0, type=deposit]
System.out.println(t.amount()); // 100.0

7. 視覺化：record 會生成什麼

來看看「展開後」的 record 類別（大致上是編譯器生成的內容）：

public final class Point extends java.lang.Record {
    private final int x;
    private final int y;

    public Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int x() { return x; }
    public int y() { return y; }

    @Override
    public boolean equals(Object o) { /* 依欄位比較 */ }

    @Override
    public int hashCode() { /* 依欄位計算 */ }

    @Override
    public String toString() { /* 友善的字串輸出 */ }
}

簡而言之：何時該使用 record

• 當你需要一個不可變的資料承載物件。
• 當你想要「可靠」的 equals/hashCode/toString，且不必手寫。
• 當你在做 DTO、Value Object、二元組、三元組、顏色、點、區間、作為集合的鍵等情境。

8. 使用 record 類別時的常見錯誤

錯誤一：嘗試加入 setter 或在建立後修改欄位。
record 類別不允許修改其欄位。如果你嘗試加入像 setX(int x) 之類的方法，編譯器會立刻表示「不允許」。直接嘗試修改欄位也一樣。

錯誤二：嘗試加入非靜態欄位。
在 record 類別中只能宣告「組件」（名稱後括號中的欄位）以及靜態欄位。一般的非靜態欄位一律不允許——編譯器會阻止你。

錯誤三：用 record 承載可變的邏輯。
record 類別並非用於具可變狀態的物件。若建立後需要再改變，請使用一般類別。

錯誤四：忘了 record 永遠是 final。
record 類別無法被繼承，也不能作為父類別。嘗試違反這項限制會導致編譯錯誤。重點是——不要試圖「擴充」 record；它的設計就是完整且不可變的型別。

錯誤五：忽略自動生成的方法。
若你要覆寫 equals、hashCode 或 toString，務必小心——不要破壞它們的契約，否則集合與比較將會失常。