為什么要有訪問權(quán)限控制？

重構(gòu)（Refactor）即對(duì)現(xiàn)有代碼進(jìn)行重新構(gòu)造、書寫，從而使得代碼更具有可讀性、更容易被用戶理解，同時(shí)也更具可維護(hù)性，這已是現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。然而，重構(gòu)卻并非易事，尤其是對(duì)于類庫設(shè)計(jì)者而言，因?yàn)樗麄兯鶗鴮懙拇a往往被眾多客戶端程序員使用，而這些使用者是不希望類庫發(fā)生變化的，于他們而言，類庫越穩(wěn)定越好。矛盾就此誕生。
為了解決這一矛盾，Java 提供了訪問權(quán)限控制機(jī)制。通過為不同的類、成員設(shè)置不同的訪問權(quán)限，以控制客戶端程序員對(duì)不同權(quán)限代碼的控制權(quán)，從而間接實(shí)現(xiàn)將變動(dòng)的事物與不變的事物進(jìn)行區(qū)分的目的。
由此可知，進(jìn)行訪問權(quán)限控制主要有兩方面原因：

• 第一是為了使用戶（通常指客戶端程序員）不要觸碰那些他們不該觸碰的部分，這部分對(duì)于類內(nèi)部的操作是必要的，但是它并不屬于客戶端程序員所需接口的一部分。因此，將這一類方法和域設(shè)為private的，對(duì)于客戶端程序員而言是一種服務(wù)，因?yàn)檫@樣的話，他們可以比較清楚地了解到在類庫中哪一部分對(duì)他們而言是重要的，需要了解的，哪一部分是不需要進(jìn)行研究，可以忽略的，這樣可以簡化他們的工作；
• 第二是為了讓類庫的設(shè)計(jì)者能夠?qū)⑻峁┙o客戶使用的代碼與用于類內(nèi)部工作的代碼區(qū)分開來，從而能夠?qū)︻悆?nèi)部代碼進(jìn)行修改而不用擔(dān)心這樣會(huì)對(duì)客戶端程序員產(chǎn)生重大影響。比如某個(gè)類庫設(shè)計(jì)者開始設(shè)計(jì)了一個(gè)類庫，提供了一些很有實(shí)用價(jià)值的類給其他程序員使用以簡化他們的工作，但是后面又發(fā)現(xiàn)通過對(duì)代碼進(jìn)行重構(gòu)，改寫某些方法，可以使得該類庫的性能大大提升。此時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)將接口與實(shí)現(xiàn)相分離是多么的重要，這樣該類庫設(shè)計(jì)者就可以對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改而不影響外部使用者對(duì)已有接口的使用了。Java 訪問權(quán)限控制就可以確保不會(huì)有任何客戶端程序員會(huì)依賴于某一個(gè)類的底層實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

如何進(jìn)行訪問權(quán)限控制？

Java訪問權(quán)限控制機(jī)制提供了大小不同的四種訪問權(quán)限修飾詞，分別代表對(duì)于類、成員、方法（為方便起見，以下將類、成員和方法這些能被訪問權(quán)限修飾詞修飾的部分統(tǒng)稱為成員）的不同訪問權(quán)限。這四種權(quán)限由大至小依次為：public、protected、package和private。

• public：接口訪問權(quán)限，該訪問權(quán)限意味著任何包中的任何類都可以對(duì)該成員進(jìn)行訪問；
• protected：繼承訪問權(quán)限，擁有繼承訪問權(quán)限的成員可以被同一包中的其他類訪問、也可以被該類的子類訪問（無論是否處于同一個(gè)包中），但是不能被不同包中的非子類訪問；
• package：包訪問權(quán)限，也是默認(rèn)訪問權(quán)限，當(dāng)未給成員賦予任何訪問權(quán)限修飾詞時(shí)，該成員即為包訪問權(quán)限，擁有該訪問權(quán)限的成員只能被同一包中的類訪問；不同包中的類無訪問權(quán)（即便是子類也不行）；
• private：私有權(quán)限，該權(quán)限意味著除了包含該成員的類以外，其余的類均不能夠訪問該成員。
  下面通過一個(gè)表格說明這四類訪問權(quán)限的作用域，會(huì)更加簡潔明了。

包：庫單元

Java 語言中，包可以看做是一個(gè)庫單元，一個(gè)包內(nèi)會(huì)包含一組類，這組類在單一的名字空間之下被組織在一起，通常是為了完成同一類功能。

當(dāng)編寫一個(gè)Java源代碼文件時(shí)，此文件通常被稱之為一個(gè)編譯單元（即一個(gè).java的文件），每個(gè)編譯單元都只能有** 0~1 **個(gè)public類，但允許存在多個(gè)非public的類。經(jīng)過編譯，每個(gè)類均會(huì)有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的 .class 文件，Java可運(yùn)行程序就是一組可以打包并壓縮為一個(gè) Java文檔文件（jar文件）的 .class文件。Java解釋器負(fù)責(zé)這些文件的查找、裝載和解釋。

Java 解釋器的運(yùn)行過程如下：首先，找出環(huán)境變量CLASSPATH（可以通過操作系統(tǒng)來設(shè)置，有時(shí)也可通過安裝程序來設(shè)置）CLASSPATH包含一個(gè)或多個(gè)目錄，用作查找.class文件的根目錄，從根目錄開始，解釋器獲取包的名稱并將每個(gè)句點(diǎn)替換成反斜杠，以從CLASSPATH根中產(chǎn)生一個(gè)路徑名稱。得到的路徑會(huì)與CLASSPATH中各個(gè)不同的項(xiàng)相連接，解釋器就在這些目錄中查找與你所要?jiǎng)?chuàng)建的類名稱相關(guān)的.class文件。解釋器還會(huì)去查找某些涉及Java解釋器所在位置的標(biāo)準(zhǔn)目錄。

小技巧：通過 import 改變行為
Java沒有C的條件編譯功能，該功能能夠可以使你不必更改任何程序代碼就能夠切換開關(guān)并產(chǎn)生不同的行為。Java去掉此功能的原因可能是因?yàn)镃在大多數(shù)情況下使用此功能來解決跨平臺(tái)問題，即程序代碼的不同部分是根據(jù)不同的平臺(tái)來編譯的。由于Java自身可以自動(dòng)跨越不同的平臺(tái)，因此該功能于Java而言作用不大。但是條件編譯也還有一些其他方面的功能，如調(diào)試。調(diào)試功能在開發(fā)過程中是開啟的，而在發(fā)布的產(chǎn)品中是禁用的。不過在Java中可以通過修改被導(dǎo)入的package來實(shí)現(xiàn)這一目的，也就是說留有兩個(gè)package，一個(gè)包含調(diào)試時(shí)的代碼，一個(gè)包含發(fā)布時(shí)的代碼，這樣通過import不同的包便可以實(shí)現(xiàn)切換。

總結(jié)

• Java語言通過訪問權(quán)限控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)將將變動(dòng)的事物與不變的事物進(jìn)行區(qū)分的目的；
• Java中的訪問權(quán)限由寬至緊依次為：public、protected、package和private；
• Java非內(nèi)部類只能擁有public或package兩種權(quán)限，不能被設(shè)為protected或private，不能設(shè)為private很好理解，因?yàn)槿绻麑㈩愒O(shè)為private的，那么該類就只能被自己訪問，這樣的類毫無意義，至于為什么不能設(shè)為protected，不是很清楚；但是內(nèi)部類四種權(quán)限均可以使用；
• 取得對(duì)某一成員的訪問控制權(quán)的方法：
  1. 將該成員設(shè)為 public ，這樣任何類均可以訪問該成員；
  2. 不設(shè)該成員的訪問權(quán)限，并將需要訪問該成員的類置于同一個(gè)包中；
  3. 通過繼承來訪問，同一包中的子類可以訪問父類的public、protected和package成員，非同一包中的子類可以訪問父類的public和protected成員；

4. 通過提供訪問器和變異器（即get/set方法）修改類的成員變量；

實(shí)驗(yàn)基地

任何理論只有落于實(shí)處才能真正為人所理解，編程語言就更是如此啦，說了那么一大堆，還不如幾行代碼來的實(shí)在。本實(shí)驗(yàn)基地就通過幾個(gè)類演示 Java 的訪問權(quán)限控制機(jī)制。

• 有兩個(gè)包：AccessTest和AccessTest2
• ClassAccess 和 AccessA位于同一個(gè) Java文件中，均包含四種訪問權(quán)限的方法
• 通過AccessMain 、AccessMain2 和 Child 三個(gè)類可以檢驗(yàn)四種不同訪問權(quán)限在同一個(gè)包中、不同包中和不同包子類中的可訪問性

package AccessTest;
import static util.OutUtil.print;

public class ClassAccess {

    public ClassAccess() {
        print("public AccessA");
    }

    public void publicMethod(){
        print("public method in ClassAccess");
    }

    void packageMethod(){
        print("package method in ClassAccess");
    }

    protected void protectedMethod(){
        print("protected method in ClassAccess");
    }

    private void privateMethod(){
        print("private method in ClassAccess");
    }
}

class AccessA{

    public class classA{}
    protected class classB{}
    class classC{}
    private class classD{}

    public AccessA() {
        print("public AccessA");
    }

    public void publicMethod(){
        print("public method in AccessA");
    }

    void packageMethod(){
        print("package method in AccessA");
    }

    protected void protectedMethod(){
        print("protected method in AccessA");
    }

    private void privateMethod(){
        print("private method in AccessA");
    }
}

// 用 protected 或 private 修飾類時(shí)會(huì)提示
// modifier 'protected'或 'private' not allowed here
//private class AccessB{
//    public AccessB() {
//        print("public AccessB");
//    }
//}

package AccessTest;

public class AccessMain {
    public static void main(String[] args) {
        ClassAccess test1 = new ClassAccess();
        test1.publicMethod();
        test1.protectedMethod();
        test1.packageMethod();
       // test1.privateMethod();  privateMethod() has 'private' access

        AccessA test2 = new AccessA();
        test2.publicMethod();
        test2.protectedMethod();
        test2.packageMethod();
        // test2.privateMethod();  privateMethod() has 'private' access
    }
}

package AccessTest2;
import AccessTest.ClassAccess;

public class AccessMain2 {
    public static void main(String[] args) {
        ClassAccess test3 = new ClassAccess();
        test3.publicMethod();
//      test3.protectedMethod();    // protectedMethod() has 'protected' access
//      test3.packageMethod();
// packageMethod() is not public, cannot be accessed from outside package
//      test3.privateMethod();  privateMethod() has 'private' access
    }
}

package AccessTest2;
import AccessTest.ClassAccess;

public class Child extends ClassAccess {

    void testf(){
        super.publicMethod();
        super.protectedMethod();
//      super.packageMethod();
// packageMethod() is not public, cannot be accessed from outside package
//      super.privateMethod();  // privateMethod() has private access
    }
}