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Java 中的受保护变量（Protected Variable）

简介

在 Java 的面向对象编程中，访问修饰符起着至关重要的作用，它们控制着类的成员（变量和方法）在不同范围内的可访问性。其中，protected 修饰符用于修饰变量，赋予了变量特定的访问规则。理解 protected 变量对于设计良好的类层次结构和实现数据封装至关重要。本文将深入探讨 Java 中 protected 变量的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

目录

  1. 基础概念
  2. 使用方法
  3. 常见实践
  4. 最佳实践
  5. 小结
  6. 参考资料

基础概念

在 Java 中，protected 是一种访问修饰符。当一个变量被声明为 protected 时，它具有以下访问特性： - 同一类中可访问：在声明该变量的类内部，任何方法都可以访问该 protected 变量。 - 同一包内可访问：在同一个包中的其他类可以访问该 protected 变量，无需继承关系。 - 不同包中通过继承可访问：如果一个类继承自声明了 protected 变量的类，那么在子类中可以访问该变量，即使子类和父类位于不同的包中。

使用方法

声明 protected 变量

声明 protected 变量的语法与声明普通变量类似，只需在变量声明前加上 protected 关键字。例如：

public class ParentClass {
    protected int protectedVariable;
}

在同一类中访问

在声明 protected 变量的类内部，访问方式与普通变量相同。

public class ParentClass {
    protected int protectedVariable;

    public void accessVariable() {
        protectedVariable = 10;
        System.out.println("在同一类中访问 protected 变量: " + protectedVariable);
    }
}

在同一包中的其他类访问

假设在同一个包中有另一个类：

package samePackage;

public class AnotherClassInSamePackage {
    public void accessProtectedVariable() {
        ParentClass parent = new ParentClass();
        parent.protectedVariable = 20;
        System.out.println("在同一包中的其他类访问 protected 变量: " + parent.protectedVariable);
    }
}

在不同包的子类中访问

如果有一个位于不同包的子类：

package differentPackage;
import samePackage.ParentClass;

public class ChildClass extends ParentClass {
    public void accessProtectedVariable() {
        protectedVariable = 30;
        System.out.println("在不同包的子类中访问 protected 变量: " + protectedVariable);
    }
}

常见实践

用于继承体系中的数据共享

在设计类层次结构时，protected 变量常用于在父类和子类之间共享数据。例如，在一个图形绘制库中，可能有一个 Shape 父类，其中包含一个 protected 的 color 变量，不同的形状子类（如 Circle、Rectangle）可以继承并使用这个变量来设置自身的颜色。

package graphics;

public class Shape {
    protected String color;

    public Shape(String color) {
        this.color = color;
    }
}

package graphics;

public class Circle extends Shape {
    public Circle(String color) {
        super(color);
    }

    public void draw() {
        System.out.println("绘制一个 " + color + " 颜色的圆形");
    }
}

包内可见性控制

protected 变量在包级别提供了一定的可见性控制。例如，在一个模块中，某些内部状态变量可能需要在包内的不同类之间共享，但又不想对外公开，这时可以将这些变量声明为 protected。

最佳实践

避免过度暴露

虽然 protected 变量提供了比 public 更严格的访问控制，但也应避免过度使用。尽量将数据封装在类内部，只有在真正需要子类或同一包中的其他类访问时才使用 protected。

结合方法使用

通常，更好的做法是提供公共的访问器（getter）和修改器（setter）方法来间接访问 protected 变量。这样可以在方法内部添加必要的验证和逻辑。

public class ParentClass {
    protected int protectedVariable;

    public int getProtectedVariable() {
        return protectedVariable;
    }

    public void setProtectedVariable(int value) {
        if (value >= 0) {
            protectedVariable = value;
        }
    }
}

文档说明

在使用 protected 变量时，应在类的文档中清晰地说明该变量的用途和访问规则，以便其他开发人员能够正确理解和使用。

小结

protected 变量在 Java 中是一种强大的访问控制机制，它在类层次结构和包级别提供了灵活的数据访问方式。通过合理使用 protected 变量，可以实现数据的有效共享和封装，提高代码的可维护性和扩展性。然而，在使用过程中，需要遵循最佳实践，避免过度暴露数据，确保代码的健壮性和安全性。

参考资料

希望通过本文，读者能够对 Java 中的 protected 变量有更深入的理解，并在实际编程中高效地运用它们。