第13条:使类和成员的可访问性最小化
区别设计良好的模块和设计不好的模块,最重要的因素在于,这个模块对于外部的其他模块而言,是否隐藏其内部数据和其他实现细节。设计良好的模块会隐藏所有的实现细节,把它的API于它的实现清晰地隔离开来。然后,模块之间通过它们的API进行通信,一个模块不需要知道其他模块的内部工作情况,这个概念称为信息隐藏(information hiding)或封装(encapsulation)。
封装的目的都源于这样一个事实:可以有效地解除组成系统的各模块之间的耦合关系,使得这些模块可以独立地开发、测试、优化、使用、理解和修改。虽然封装本身不会带来更好的性能,但是它可以有效地调节性能:一旦完成一个系统,并通过剖析确定哪些模块影响了系统的性能,这部分模块就可以被进一步优化,而不影响其他模块的正确性,提高软件的可重用性。
Java提供的访问控制(accesscontrol)机制决定了类、接口和成员的可访问性(accesssibility)。实体的可访问性由该实体声明所在的位置,以及该实体声明中所出现的访问修饰符共同决定的。
第一条规则: 尽可能地使每个类或者成员不被外界访问(6大设计原则之迪米特原则)。
对于顶层的(非嵌套的)类和接口,只有两种可能的访问级别,包级私有的(package-private)和公有的(public)。如果类或者接口可以被做成包级私有,就应该被做成包级私有,这样它实际上成了包的实现的一部分,而不是该包导出的API的一部分,在以后的发行版本中,可以对它进行修改、替换、删除,而无需担心影响现有的客户端程序。如果被做成公有的,就有责任永远支持它,以保持兼容性。
如果一个包级私有的顶层的类(或者接口)只是在某一个类的内部可以被用到,就应该考虑使它成为唯一使用它的那个类的私有嵌套类(内部类)。这样可以进一步缩小到了使用它的那个类。然而降低不必要的共有类的可访问性,比降低包级私有的顶层类的更重要得多:因为公有类是包的API的一部分,而包级私有的顶层类则已经是这个包的实现的一部分。
对于成员(域、方法、嵌套类和嵌套接口)有四种可能的访问级别:
私有的(private)——只有在声明该成员的顶层类内部才可以访问这个成员。
包级私有的(package-private)——声明该成员的包内部的任何类都可以访问这个成员。如果没有为成员指定访问修饰符,就采用这个访问级别,“缺省”受保护的(protected)——声明该成员的子类可以访问这个成员(即使不在同一包),并且声明该成员的包内部任何类也可以访问这个成员。
公有的(public)——在任何地方都可以访问该成员。
只有当同一个包中的另一个类真正需要访问一个成员时,才应该删除private修饰符,使该成员变成包级私有的。私有成员和包级成员都是一个类的实现中的一部分,一般不会影响它导出的API,然而,如果类实现了Serializable接口,这些域就有可能被“泄漏”到导出的API中。
实例域决不能是公有的。如果域是非final,或者是一个指向可变对象的final引用,那么一旦使这个域成为公有的,就放弃了对存储在这个域中的值进行限制的能力。因此,包含公有可变域的类不是线程安全的。即使域是final的,并且引用不可变的对象,当把这个域变成公有的时候,也就放弃了“切换到一种新的内部数据表示法”的灵活性。
注意:长度非零的数组总是可变的,所以,类具有公有的静态final数组域,或者返回这种域的访问方法,这几乎是错误的。这是安全漏洞的一个常见根源:
public static final Thing[] VALUES = { ... };
修正的两种办法:
1.可以使公有数组变成私有的,并增加一个公有的不可变列表:
private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... };
public static final List<Thing> VALUES= Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(PRIVATE_VALUES));
2.可以使数组变成私有的,并添加一个公有方法,它返回私有数组的一个备份:
private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... };
public static final Thing[] values() {
return PRIVATE_VALUES.clone();
}
总而言之,你应该始终尽量可能地降低可访问性。除了公有静态 final 域的特殊情形之外,公有类都不应该包含公有域。并且要确保公有静态 final 域所引用的对象都是不可变的。