从源码学习访问控制符使用

Java中的访问控制符

​ 在Java中，有四个访问控制符：public、protected、default（默认或缺省，不使用关键字）和private。

​ 它们的访问范围如下：

1. public：公共访问权限，具有最宽松的访问权限。可以被任何类访问，无论是否在同一个包中。
2. protected：受保护的访问权限。可以在同一个包中的其他类中被访问，以及在不同包的子类中访问。但是，它不能被同一个包中的非子类类访问。
3. default：默认的访问权限，没有使用任何关键字。包级访问权限，只能在同一个包中的其他类中访问。
4. private：私有的访问权限，具有最严格的访问权限。只能在定义它的类中访问，其他任何类都无法访问。

​ 下面是四个访问控制符的访问范围总结：

访问控制符	同一个类	同一个包	不同包的子类	不同包的非子类
public	Yes	Yes	Yes	Yes
protected	Yes	Yes	Yes	No
default	Yes	Yes	No	No
private	Yes	No	No	No

​ 通过合理使用访问控制符，可以控制类、方法、变量等成员的访问权限，从而提高代码的封装性和安全性。

​ 访问控制符，可以用来修饰类、方法和变量。使用不同的控制符，可以达到不同的权限控制效果。

​ 根据迪米特法则，也即最少知道原则，我们应该尽可能少的暴露内部细节，只需要暴露需要对外暴露的部分，已提高封装性和安全性。接下来就从源码层面，看下访问控制符是如何实际使用。

修饰类

• public修饰的类，是公共类，不同包下可以访问的类，也是最常见的类修饰符。比如Collections类，需要它的时候，我们随时都可以访问到。

  

• protected修饰符不能直接用于类。（内部类允许但很少用）

• default修饰的类，具有包级访问权限，可以用来限定此类只在本包内使用。

  

  如SignedMutableBigInteger类，它就使用了缺省的控制符，它只在包内被使用。具体到default修饰的类的场景，有以下的情况

  1. 封装性：可以隐藏其实现细节，只对同一个包内的其他类可见。这种封装性可以防止其他包的类直接访问该类，从而保护类的内部状态和行为。

  2. 模块化和组织：可以帮助开发者将相关的类组织在同一个包内，使得代码更加清晰和易于维护。

  3. API设计：有时候某个类的功能仅适用于同一个包内的其他类，不适合对外公开。这样的类可以被声明为包级访问权限，以避免误用和滥用。

• private修饰符不能直接用于类。但可以用来修饰内部类，表示此内部类仅能在此类中使用。

  

  比如Hashtable中的EntrySet类，就是被private修饰的内部类。通常一个类被设计为private修饰的内部类，往往有以下考虑：

  ​ 可以实现封装和隐藏内部细节，提高代码的可维护性和安全性。

修饰方法

• public修饰方法，表示是公开的方法，不同包下可以调用到此方法，这也是最常见的方法修饰符

  

• protected修饰的方法，可以被包内访问，同时也可以被包外的子类访问。提供了一种介于公共访问和私有访问之间的访问级别。在继承、封装和包内访问等场景下起到了重要的作用，帮助实现类的继承、封装和扩展。

  

  例如AbstractList的removeRange方法就满足上述用法。

  当一个方法被protected修饰时，通常是基于以下场景：

  1. 继承和重写：protected修饰的方法可以被子类继承和重写。这样可以在子类中对父类方法进行自定义实现，扩展或修改其行为。

  2. 子类调用：protected修饰的方法可以在父类中调用，同时也可以在子类中通过super关键字调用。这使得父类可以在特定情况下，控制子类对方法的访问权限，提供更加灵活的设计和实现。

• default修饰的方法，可在同一个包中的其他类中访问。

  它限制了方法的访问范围，只允许同一个包中的类使用该方法，提高了类的封装性和安全性。

  同时，这些方法也没有被声明为public，避免了对外部类的不必要暴露。

  

• private修饰的方法，只能在当前类中被使用。

  1. 比较常用的是视为是内部方法，不对外暴露。

     

     ​ 比如LinkedHashMap的一个private修饰的方法，就只在其内部调用使用，隐藏了内部细节，没有对外暴露。

  2. 当一个构造方法被private修饰时，可以确保类示例不可对外通过new的创建，这可以用来实现单例模式或工厂模式等。

     

     ​ 比如DirectMethodHandle类，就是将其构造方法私有化，然后通过静态的外部接口来获取示例，来实现工厂模式。

  3. 还有工具类或者辅助类也使用private修饰构造方法。这些类不需要实例化对象，只提供静态方法或者静态字段来完成特定的功能。

     

     ​ 比如Math就是一个工具类，它将构造方法私有，然后通过静态方法提供所需的功能。

修饰变量

• public修饰的变量可以被任何类访问。当需要将变量暴露给外部类或其他模块使用时，可以使用public修饰。

  ​ public修饰的变量通常用于定义常量，以供其他类直接使用。常量在Java中通常使用static final修饰，例如公共的静态常量。

  

  ​ 比如Math类中的常量E和PI，用public修饰，可以供外部直接调用。

  ​ 需要注意的是，公共变量的可见性较高，可以被任何类直接访问和修改。这可能导致类的内部状态被不合理地修改，破坏了封装性。

  ​ 因此，在设计和使用公共变量时，需要慎重考虑其对类的封装性和安全性的影响。建议在设计类时，尽量使用私有变量，并提供公共的访问方法（getter和setter）来控制对变量的访问和修改。

• protected修饰的变量，一般是为了给继承类提供一些内部数据结构或状态的访问权限，而不是直接暴露给外部使用。

  因此，在使用这些变量时，仍然需要遵循面向对象的封装原则，尽量减少直接访问这些变量的场景，而是通过提供合适的方法来进行操作。

  

  例如Calendar的time字段，它被protected修饰，是为了方便继承类访问和修改日历的时间。

• default较少用来修饰变量。

  ​ 一些使用了默认修饰符，但它们通常被声明为transient（瞬态），表示它们在序列化过程中将被忽略。这是因为在序列化过程中，只有具有public或private修饰符的变量才会被序列化和反序列化。

  

  ​

  ​ 其次，还有一些常量，使用了默认修饰符，用来表示可在同一个包下访问此静态常量。

• private修饰的变量，只能在本类中使用，往往视为类的内部变量，不对外暴露。如果要访问，往往通过暴露的公共方法来访问。

  

  ​ 比如图中Calendar中，被private修饰的变量和常量，都只在类的内部使用。

  ​ 使用private修饰变量或方法是一种常见的封装和隐藏内部细节的方式。这样做有以下几个考虑：

  1. 封装和隐藏：private修饰符可以将变量或方法隐藏在类的内部，不允许外部类直接访问。这样可以有效地封装类的内部实现细节，避免外部类对内部实现的依赖和直接操作，提高代码的可维护性和安全性。
  2. 访问控制和安全：使用private修饰符可以限制对变量或方法的访问范围，只允许本类中的其他方法访问。这样可以更好地控制类的使用方式，避免不相关的类直接访问和操作内部状态，减少耦合性。
  3. 数据封装：private修饰符可以将变量封装在类的内部，通过公共的getter和setter方法来访问和修改变量的值。这样可以控制访问方式和对变量的操作，实现数据的封装和保护。

  ​ 需要注意的是，尽管使用private修饰符可以隐藏内部细节，但仍然可以通过反射机制来绕过访问限制。

  ​ 因此，在设计类时，除了使用private修饰符外，还需要考虑其他安全性措施，如不可变性、防御性编程和安全检查等。