深入理解 Java 中的 protected 方法

简介

在 Java 编程语言中，访问修饰符用于控制类、方法和变量的可见性和可访问性。protected 是其中一种访问修饰符，它在 Java 的面向对象编程中扮演着重要角色，特别是在处理继承关系时。本文将深入探讨 protected 方法的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者更好地掌握这一特性。

基础概念
- 什么是 protected 方法
- 访问权限范围
使用方法
- 在类中定义 protected 方法
- 在子类中访问和重写 protected 方法
常见实践
- 实现模板方法模式
- 保护内部逻辑
最佳实践
- 遵循最小权限原则
- 文档化 protected 方法的目的
小结
参考资料

基础概念

什么是 protected 方法

protected 方法是一种具有特定访问权限的方法。与 public 方法不同，public 方法可以从任何地方访问，而 protected 方法的访问受到一定限制。它主要用于允许子类访问父类的方法，同时限制外部类的直接访问。这意味着 protected 方法在继承体系中提供了一种中间级别的访问控制，既不像 private 方法那样完全隐藏，也不像 public 方法那样完全公开。

访问权限范围

同一包内：在同一个包中的其他类可以访问 protected 方法，就好像它们是 public 方法一样。
不同包：如果一个类在不同的包中，只有当它是声明 protected 方法的类的子类时，才能访问该方法。

使用方法

在类中定义 protected 方法

下面是一个在类中定义 protected 方法的示例：

package com.example;

public class ParentClass {
    // 定义一个 protected 方法
    protected void protectedMethod() {
        System.out.println("This is a protected method in ParentClass.");
    }
}

在上述代码中，ParentClass 类定义了一个 protected 方法 protectedMethod。该方法可以被同一包内的其他类访问，也可以被不同包中的子类访问。

在子类中访问和重写 protected 方法

假设我们有一个子类 ChildClass，它位于不同的包中：

package com.other.example;

import com.example.ParentClass;

public class ChildClass extends ParentClass {
    @Override
    protected void protectedMethod() {
        // 调用父类的 protected 方法
        super.protectedMethod();
        System.out.println("This is an overridden protected method in ChildClass.");
    }
}

在 ChildClass 中，我们重写了 protectedMethod 方法。注意，重写方法的访问权限不能比父类方法更严格，所以我们仍然使用 protected 修饰符。在重写方法中，我们首先调用了父类的 protectedMethod，然后添加了自己的逻辑。

以下是测试代码：

package com.other.example;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ChildClass child = new ChildClass();
        child.protectedMethod();
    }
}

运行上述代码，输出结果如下：

This is a protected method in ParentClass.
This is an overridden protected method in ChildClass.

常见实践

实现模板方法模式

protected 方法在模板方法模式中非常有用。模板方法模式定义了一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中实现。通过将某些步骤定义为 protected 方法，父类可以控制算法的整体流程，同时允许子类根据需要进行定制。

以下是一个简单的模板方法模式示例：

package com.example;

public abstract class AbstractTemplate {
    // 模板方法
    public final void templateMethod() {
        stepOne();
        protectedStep();
        stepThree();
    }

    private void stepOne() {
        System.out.println("Step one in AbstractTemplate.");
    }

    // 留给子类实现的 protected 方法
    protected abstract void protectedStep();

    private void stepThree() {
        System.out.println("Step three in AbstractTemplate.");
    }
}

package com.other.example;

import com.example.AbstractTemplate;

public class ConcreteTemplate extends AbstractTemplate {
    @Override
    protected void protectedStep() {
        System.out.println("This is the implementation of protectedStep in ConcreteTemplate.");
    }
}

测试代码：

package com.other.example;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractTemplate template = new ConcreteTemplate();
        template.templateMethod();
    }
}

输出结果：

Step one in AbstractTemplate.
This is the implementation of protectedStep in ConcreteTemplate.
Step three in AbstractTemplate.

保护内部逻辑

protected 方法可以用于保护类的内部逻辑，防止外部类直接调用，但允许子类进行扩展和定制。例如，一个工具类可能有一些辅助方法，这些方法不应该被外部类直接调用，但子类可能需要使用它们来实现更复杂的功能。

package com.example;

public class UtilityClass {
    // 内部辅助方法，保护起来
    protected static void internalHelperMethod() {
        System.out.println("This is an internal helper method in UtilityClass.");
    }

    // 公开方法，调用内部辅助方法
    public static void publicMethod() {
        internalHelperMethod();
        System.out.println("This is a public method in UtilityClass.");
    }
}

package com.other.example;

import com.example.UtilityClass;

public class ExtendedUtilityClass extends UtilityClass {
    public void newMethod() {
        internalHelperMethod();
        System.out.println("This is a new method in ExtendedUtilityClass.");
    }
}

测试代码：

package com.other.example;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ExtendedUtilityClass extended = new ExtendedUtilityClass();
        extended.newMethod();
        UtilityClass.publicMethod();
    }
}

输出结果：

This is an internal helper method in UtilityClass.
This is a new method in ExtendedUtilityClass.
This is an internal helper method in UtilityClass.
This is a public method in UtilityClass.

最佳实践

遵循最小权限原则

尽量使用最严格的访问权限来满足需求。如果一个方法只需要在子类中使用，那么使用 protected 修饰符是合适的。避免过度使用 public 方法，因为这可能会暴露类的内部实现细节，增加代码的耦合度。

文档化 protected 方法的目的

由于 protected 方法可能会被子类使用，因此在文档中清晰地说明方法的目的、输入参数、返回值以及预期的行为是非常重要的。这有助于其他开发人员理解和正确使用这些方法，特别是在大型项目中。

小结

protected 方法是 Java 中一种强大的访问控制机制，它在继承体系中提供了灵活的访问权限。通过合理使用 protected 方法，我们可以实现模板方法模式、保护内部逻辑等功能。在使用 protected 方法时，遵循最小权限原则和文档化方法的目的是非常重要的最佳实践。希望本文能够帮助读者更好地理解和应用 protected 方法，提高 Java 编程的能力。

参考资料

以上博客详细介绍了 Java 中 protected 方法的相关知识，希望能满足你的需求。如果你还有其他问题，欢迎继续提问。