Java 中的访问修饰符：public、private 和 protected

简介

在 Java 编程语言中，访问修饰符是用于控制类、变量、方法和构造函数的访问级别。public、private 和 protected 是最常用的访问修饰符。理解这些修饰符对于编写安全、可维护且结构良好的代码至关重要。它们可以帮助我们隐藏实现细节，保护数据，并确保类与类之间的正确交互。

基础概念
- public 修饰符
- private 修饰符
- protected 修饰符
使用方法
- 修饰类
- 修饰变量
- 修饰方法
- 修饰构造函数
常见实践
- 封装数据
- 控制类之间的交互
最佳实践
- 最小化访问权限
- 合理使用 protected
小结
参考资料

基础概念

`public` 修饰符

public 修饰符表示被修饰的元素（类、变量、方法、构造函数）对所有其他类都是可见的，没有任何访问限制。任何类都可以访问 public 元素。

`private` 修饰符

private 修饰符意味着被修饰的元素只能在定义它的类内部被访问。这是用于隐藏类的实现细节和保护数据的机制。其他类无法直接访问 private 元素。

`protected` 修饰符

protected 修饰符提供了比 private 更宽松的访问级别。被 protected 修饰的元素可以在定义它的类内部、同一个包中的其他类以及不同包中的子类访问。

使用方法

修饰类

public 类：一个类可以被声明为 public，这意味着它可以被任何其他类访问。例如：

public class PublicClass {
    // 类的成员
}

private 类：类不能直接被声明为 private。顶级类只能是 public 或包级访问（默认）。然而，内部类可以是 private。例如：

public class OuterClass {
    private class InnerClass {
        // 内部类的成员
    }
}

protected 类：顶级类不能被声明为 protected，只有内部类可以。

修饰变量

public 变量：可以从任何地方访问。

public class PublicVariableExample {
    public int publicVariable;
}

private 变量：只能在定义它的类内部访问。

public class PrivateVariableExample {
    private int privateVariable;

    public void setPrivateVariable(int value) {
        this.privateVariable = value;
    }

    public int getPrivateVariable() {
        return this.privateVariable;
    }
}

protected 变量：在同一包中的类和不同包中的子类可以访问。

package com.example;

public class ProtectedVariableExample {
    protected int protectedVariable;
}

修饰方法

public 方法：可从任何类访问。

public class PublicMethodExample {
    public void publicMethod() {
        System.out.println("This is a public method.");
    }
}

private 方法：只能在定义它的类内部调用。

public class PrivateMethodExample {
    private void privateMethod() {
        System.out.println("This is a private method.");
    }

    public void callPrivateMethod() {
        privateMethod();
    }
}

protected 方法：在同一包中的类和不同包中的子类可以调用。

package com.example;

public class ProtectedMethodExample {
    protected void protectedMethod() {
        System.out.println("This is a protected method.");
    }
}

修饰构造函数

public 构造函数：任何类都可以创建该类的实例。

public class PublicConstructorExample {
    public PublicConstructorExample() {
        System.out.println("Public constructor called.");
    }
}

private 构造函数：阻止其他类创建该类的实例，常用于单例模式。

public class PrivateConstructorExample {
    private static PrivateConstructorExample instance;

    private PrivateConstructorExample() {
    }

    public static PrivateConstructorExample getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new PrivateConstructorExample();
        }
        return instance;
    }
}

protected 构造函数：同一包中的类和不同包中的子类可以创建实例。

package com.example;

public class ProtectedConstructorExample {
    protected ProtectedConstructorExample() {
        System.out.println("Protected constructor called.");
    }
}

常见实践

封装数据

使用 private 修饰符将类的成员变量封装起来，通过 public 的 getter 和 setter 方法来访问和修改这些变量。这样可以保护数据的完整性，并且在需要时可以在 getter 和 setter 方法中添加额外的逻辑。

控制类之间的交互

通过合理使用访问修饰符，可以控制不同类之间的交互。例如，将一些内部方法声明为 private，防止外部类调用，只暴露必要的 public 方法作为接口，从而降低类之间的耦合度。

最佳实践

最小化访问权限

尽可能将类、变量和方法的访问权限设置为最小。只有当确实需要其他类访问时，才将其声明为更宽松的访问级别。这样可以提高代码的安全性和可维护性。

合理使用 `protected`

protected 修饰符应该谨慎使用。通常，只有在设计类层次结构并且希望子类能够访问某些成员时才使用它。避免过度使用 protected，以免破坏封装性。

小结

public、private 和 protected 访问修饰符在 Java 中扮演着重要的角色。public 用于完全公开的元素，private 用于隐藏实现细节，protected 用于在类层次结构和包之间提供特定的访问控制。通过正确使用这些修饰符，可以实现数据封装、控制类之间的交互，并遵循良好的编程实践，从而编写出高质量、易于维护的 Java 代码。