Java中的访问控制权限

简介

Java中为什么要设计访问权限控制机制呢？主要作用有两点：

(1)为了使用户不要触碰那些他们不该触碰的部分，这些部分对于类内部的操作时必要的，但是它并不属于客户端程序员所需接口的一部分。

(2)为了让类库设计者可用更改类的内部工作方式，而不必担心会对用户造成重大影响。

Java中的访问权限控制的等级，按照权限从大到小依次为：

Public -> protected -> 包访问权限（没有权限修饰词）-> private。

包(package)

Java中包(package)的概念和C++中命名空间(namespace)的概念很类似，都可以限制类的作用域。二者最大的差别在于，Java中的包隐式地指明了类的树形层级结构（同时也是Java源码文件的目录结构）。这样做的好处在于：可以通过文件系统中对于文件路径唯一性的要求来限制类的唯一性。

代码组织

编写一个Java源代码文件(.java文件)时，此文件通常被称为编译单元。在编译单元内最多允许有一个public类，且该类的名称必须与文件名完全相同（包括大小写）。

编译一个.java文件时，在.java文件中的每个类都会有一个.class输出文件，这个文件名和类名是相同的。Java可运行程序是一组可以打包并压缩为一个Java文档文件(JAR包，使用Java的jar文档生成器)的.class文件。Java解释器负责这些文件的查找、装载和解释。

类库实际上是一组类文件。其中每个.java文件最多允许有一个public类，以及任意数量的非public类。因此，每个文件都有一个构件。如果要将这些构件（每个构建有一个.java文件和若干个.class文件）组织起来，形成不同的群组，可以使用Java中的关键字package。

包(package)的作用

(1)     把功能相似或相关的类或接口组织在同一个包中，方便类的查找和使用。

(2)     如同文件夹一样，包也采用了树形目录的存储方式。同一个包中的类名字是不同的，不同的包中的类的名字是可以相同的，当同时调用两个不同包中相同类名的类时，应该加上包名加以区别。因此，包可以避免名字冲突。

(3)     包也限定了访问权限，拥有包访问权限的类才能访问某个包中的类。

创建包

Java中，使用package关键字来指定代码所属的包（命名空间）。

语法格式：

package pkg1[．pkg2[．pkg3…]];

注意点：

(1)     包的名字隐含地指出了代码的目录结构。

(2)     同一目录下的public类名（同时也是java文件名）应该是独一无二的。

(3)     包声明应该在源文件的第一行，每个源文件只能有一个包声明，这个文件中的每个类型都应用于它。

(4)     如果一个源文件中没有使用包声明，那么其中的类，函数，枚举，注释等将被放在一个无名的包（unnamed package）中。

(5)     package的名字一般全是小写字母。

例如：

查看java.util.ArrayList类的源码可以看到文件第一行代码为：

package java.util;

它的代码目录结构就是java/util/ArrayList.java

导入包

Java中，使用import关键字来导入包。

语法格式：

import package1[.package2…].(classname|*);

例：

还是以java.util.ArrayList来举例。如果以一个了类完整路径的方式来使用它，十分不方便。

java.util.ArrayList<String> list = new java.util.ArrayList<String>();

如果想要省略前面的路径，可以使用import关键字。

import java.util.ArrayList;

文件中使用了import导入包后，前面的声明list的代码就可以简化如下：

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

访问权限修饰词

package：包访问权限

如果不提供任何访问权限修饰词，则意味着它是包访问权限。

默认访问权限没有任何关键字，但通常是指包访问权限（有时也表示为friendly，有点像C++中的友元概念）。这意味着包中所有其他类都可以访问这个成员或方法，但是这个包之外的所有类不可以访问。

例：

com.notes.packages.test.Info

package com.notes.packages.test;

publicclass Info {

void print() { System.out.println("default method -- print()"); }

}

com.notes.packages.test.PublicDemo01

package com.notes.packages.test;

publicclass PublicDemo01 {

publicstaticvoid main(String[] args) {

Info x = new Info();

x.print();

}

}

PublicDemo01和Info在同一个包下，可以访问Info的default级别的方法——print()。

com.notes.packages.PublicDemo02

package com.notes.packages;

import com.notes.packages.test.Info;

publicclass PublicDemo02 {

publicstaticvoid main(String[] args) {

Info x = new Info();

// x.print(); // Error

}

}

PublicDemo02和Info不在一个包下，不可以访问Info的包访问权限级别的方法——print()。

public：接口访问权限

使用public关键字，就意味着被声明的成员或方法对所有人都是可以访问的。

例：如果将default级别权限例子中的print()方法权限设为public，则PublicDemo02可以访问。

package com.notes.packages.test;

publicclass Info {

publicvoid print() { System.out.println("public method -- print()"); }

}

private：无法访问

使用private关键字，就意味着被声明的成员或方法，除了本类，其他任何类都无法访问。

应用场景：单例模式

protected：继承访问权限

新类（称之子类或派生类）通过继承可以复用一个现有类（称之父类或基类），然后扩展基类的成员、方法。有时，基类的创建者会希望某个特定成员，将它的访问权限赋予派生类而不是所有类。public无法做到这一点，为此，引入了protected来完成这一工作。protected也提供包访问权限，也就是说，派生类以及相同包内的其他类都可以访问protected成员或方法。

例：子类继承父类后，可以访问父类的protected成员。

class Father {

private String a = "private";

protected String b = "protected";

public String c = "public";

};

class Son extends Father {

publicvoid print() {

// System.out.println("element a：" + super.a); // Error

System.out.println("element b：" + super.b);

System.out.println("element c：" + super.c);

}

}

publicclass ProtectedDemo01 {

publicstaticvoid main(String args[]) {

Son sub = new Son();

sub.print();

}

};

访问权限修饰词的注意点

前面各个例子中展示了类的成员、方法都可以用各种权限修饰词来修饰。

除此之外，还有一些需要注意的点：

(1)     静态成员、静态方法的权限修饰词的用法和普通成员、方法一样。

(2)     类虽然也可以被修饰词修饰，但是不可以用private、protected两个权限修辞词。

(3)     有些书中将包访问权限又叫做默认访问权限。个人不建议这么去记，因为这很容易与Java Se8中新特性——default关键字混淆。这个关键字只能用于Interface，作用是允许程序员在Interface中定义接口的默认具体实现（以往的JDK版本是不允许这样的，你只能在接口中声明方法）。