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Java 访问修饰符的正确使用姿势

作者:李子捌
  • 2021 年 12 月 21 日
  • 本文字数:2218 字

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Java访问修饰符的正确使用姿势

1、简介

访问修饰符是 Java 语法中很基础的一部分,但是能正确的使用 Java 访问修饰符的程序员只在少数。在 Java 组件开发中,如果能够恰到好处的使用访问修饰符,就能很好的隐藏组件内部数据和不必公布的实现细节,从而把组件 API 和实现细节隔离;正确的使用访问修饰符开发的 Java 组件,在组件与组件的调用和依赖过程中,也能很好的解耦程序,以至于整个组件能够持续开发、持续测试、持续更新。​


小捌温馨总结:


  1. 通过限制访问范围达到信息隐藏或封装的效果,保证程序实现细节的安全

  2. 解耦组件,使得组件之间的耦合关系降低,从而能够低成本、低风险(不影响其他组件)的迭代

2、访问修饰符

Java 语法提供了四种级别的访问修饰符,作用于域、方法、类、接口,它们的可访问性如下所示:



注意:private 和 default 并不是绝对安全,如果类实现了 Serializable,这些被 private 和 defaulte 修饰的域同一可能被导出;其次反射也是可以跨过访问修饰符的限制。

3、原则

Java 访问修饰符使用的原则非常简单:在实现 Java 组件的过程中,保证组件功能一致的同时,尽可能让类、类成员不被外界访问。这一条规则看似非常简单,但是往往给让程序员产生一种误导,他把类所有的方法和属性都不假思索的设置为 private。这会导致一个什么问题呢?在组件对外公布的时候或者迭代更新的时候,需要不断的颠覆以前的设计,把更多的 API 对外公出来,但是总的来说这也好过把类中所有成员都用 public 修饰,这种方式是完全不能接收的,兄弟们。​


那问题来了,具体应该怎么搞呢?其实小捌觉得只需要明白三个点,因为访问修饰符作用于类、方法、属性;所以针对如下三者分析它们应该怎么选择访问修饰符。对于类来说有如下规则:


  1. 接口没得选,默认就是 public

  2. 顶层普通类,我们可以选择 public 和 default,此时应该着重考虑这个顶层类是否只是在当前包中提供的抽象,如果满足这个条件就可以好不由于的设置为 default,但是如果这个顶层类需要被包外其他类直接使用,那就只能设置为 public

  3. 非顶层普通类,这种类主要是内部类,内部类有匿名内部类、非匿名内部类;匿名内部类不考虑;非匿名内部类又有静态内部类和非静态内部类,这两者在选择访问修饰符的时候小捌认为没有区别,尽可能的选择私有,因为你都将他设计为内部类,说明这个类抽象就是给外层类提供抽象支持的;所以处于组件设计安全性考虑,尽可能设计为私有,如果在外部需要使用,可以通过外层类提供 API 访问。


对于方法来说有如下规则:


  1. 接口方法没得选,默认 public,根据里氏替换原则,任何使用超类的地方均可以使用子类实例,子类的访问修饰符必须大于等于超类,所以子类也只有 public 一种选择

  2. 普通类方法,设计类之前要先设计类需要对外公布的 API,也就是类需要对外提供那些功能/服务,这个一定要先于写代码之前设计好,之后我们再考虑将这些 API 设计为 default、protected、public,关于具体细节必须使用 private 修饰


对于属性来说有如下规则:


  1. 如果类是共有的,一定不能将实例域公开;因为一旦公开实例域,等于其他类中可以修改这个实例域,无法保证实例域的安全性

  2. 如果属性能够定义为常量,我们一定要使用 static final 进行修饰,这样对外暴露的域具有较高安全性。注意不要在常量域中定义数组等可变对象。


关于常量域中定义数组对象带来的危险性,小捌做个 Demo 演示定义 Person 对象:


public class Person {    private String name;
public Person(String name) { this.name = name; }
public String getName() { return name; }
@Override public String toString() { return "Person{" + "name='" + name + '\'' + '}'; }}
复制代码


定义数组域所属类:


public class PersonDemo {
public static final Person[] PERSONS = new Person[] {new Person("李子柒"), new Person("李子捌")};
}
复制代码


测试代码:


class Test {
public static void main(String[] args) {
Arrays.stream(PersonDemo.PERSONS).forEach(System.out::println); for (int i = 0; i < PersonDemo.PERSONS.length; i++) { PersonDemo.PERSONS[i] = new Person(PersonDemo.PERSONS[i].getName() + "被修改啦!"); } System.out.println(); Arrays.stream(PersonDemo.PERSONS).forEach(System.out::println);
}
}
复制代码


测试结果可以看出,数组内容被修改了,这往往不是我们定义一个常量时所希望看到的。



关于这种方式的处理也很简单,可以将数组域私有化,并且提供一个 API 来访问数组的拷贝


public class PersonDemo {
private static final Person[] PERSONS = new Person[] {new Person("李子柒"), new Person("李子捌")};
public static final Person[] getPersons() { return PERSONS.clone(); }
}
复制代码


此时外部无法直接访问 PERSONS 数组,访问的只是数组的拷贝,修改的也只是数组的拷贝,无法修改到数组域的内容。​


此外也可以使用 Collections 工具类将其包装为不可变集合,包装成 UnmodifiableCollection 对象之后,set、add、remove 等方法调用会抛出 UnsupportedOperationException:


public class PersonDemo {
private static final Person[] PERSONS = new Person[] {new Person("李子柒"), new Person("李子捌")};
public static final List<Person> getPersons() { return Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(PERSONS)); }
}
复制代码


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