Java封装——访问权限控制

预备术语

若将程序开发人员按照角色分类，可以分为以下两类：

类创建者

那些创建新数据类型的程序员。

客户端程序员

那些在其应用中使用类创建者提供的数据类型的类消费者。
注：客户端程序员也可以是类创建者：他在类库的设计中用到了其他程序员创建的类，同时他也将提供新的数据类型给其他类消费者。

前言

通常一个优秀的作者可能会反复的修改其作品，以使得其著作越来越完美（没有绝对的完美，希望读者不要纠结于完美这个用词），这也是为什么很多著作都会有第一版、第二版、第三版等等。
同理，一个优秀的类设计者也需要反复的修改他所创建的类，使其越来越完美。然而，有时类创建者的修改，对于一些客户端程序员可能是一场灾难。
例如，这些类消费者在其应用中大量的使用到了类的某个（或某些）方法，而类创建者在某次更新版本后声明：以前的那个方法存在极大的缺陷，现已增加了一个全新的方法替代了那个方法（甚至可能以前的方法直接被删除了），新的方法不仅避免了缺陷，更极大的提升了效率。

以下代码展示了一个具体的例子：
注：“//:”表示一个文件的开头，“//:~”表示这个文件的结尾。因此，以下代码可能不止在一个文件中。

//: Design.java —— 类设计者创建的类(新版)
public class Design {
	// 旧的有缺陷的方法
	void method() {
		//some code...
	}
	// 新的避免缺陷且更有用的方法
	void moreUserful() {
		//some code...
	}
}
//:~

//: App.java —— 客户端程序员创建的应用(大量使用了旧版的方法)
public class App {
	public static void main(String[] args) {
		//some code...
		Design d1 = new Design();
		Design d2 = new Design();
		Design d3 = new Design();
		d1.method();
		d2.method();
		d3.method();
		//some code...
	}
}
//:~

那么此时，这些客户端程序员该怎么做呢？
一，继续使用老版本的类，同时承受缺陷所带来的所有风险（这在多数情况下显然是不明智的）。
二，使用新版本的类，并把应用中所有的旧版方法修改为新版中新增的方法，根据应用大小，修改成百上千甚至上万的方法，都是有可能的（好吧，可能某位负责任的程序员在把所有方法都修改好后就直接下岗，并决定再也不从事该行业了）。
显然，无论哪个选择，都不是那么令人满意。
实际上，这是一个设计时的缺陷。一个合理的解决方案是：类创建者在设计时专门对外提供一个方法供类消费者使用，这个方法调用了任何随时可能修改的其它方法。并且跟类消费者约定好：只能用这个对外提供的方法，其它方法不要使用。

以下代码展示了改进的例子，以及在这个例子中类创建者的更改对客户端程序员的影响。

//: SmarterDesign.java —— 类设计者创建的类(新版)
public class SmarterDesign {
	// 约定好的对外提供的方法
	void provide() {
		// method();
		/* 在新版中注释掉了旧版调用了方法，
		 * 使用了新的更可靠的方法，然而此时
		 * 只要客户端程序员遵守约定，是不会
		 * 对其原来的代码产生影响的：
		 * 他们不需要修改任何原来的代码就能
		 * 享有新版的特性，只需要将SmarterDesign
		 * 文件替换为新版即可。
		 */
		moreUseful();
	}
	// 旧的有缺陷的方法
	void method() {
		//some code...
	}
	// 新的避免缺陷且更有用的方法
	void moreUseful() {
		//some code...
	}
}
//:~

//: App2.java —— 客户端程序员创建的应用(大量使用了与类创建者约定好的对外提供的方法)
public class App2 {
	public static void main(String[] args) {
		//some code...
		SmarterDesign d1 = new SmarterDesign();
		SmarterDesign d2 = new SmarterDesign();
		SmarterDesign d3 = new SmarterDesign();
		d1.provide();
		d2.provide();
		d3.provide();
		//some code...
	}
}
//:~

可以看到，在这个例子中，只要大家都遵守约定，不管SmarterDesign的创建者以后如何修改provide()中调用的方法，都不会对客户端程序员原先的代码结构产生影响。
这个设计仍然存在一个问题：设计者的良苦用心是否起效在于使用者是否遵守约定。然而，可能会有某个（甚至某些）客户端程序员并不知道这些约定（可能他们没有仔细看设计者提供的文档），或者在开发的过程中忘了有这么回事，那么可能设计者的好心就白费了。
好在Java语言中有访问权限修饰词，它们能很好的处理这类问题：只要类创建者合理的使用了它们，那么不管是类创建者还是客户端程序员都不必那么费心了，这些修饰词会替我们好好的处理这些麻烦。

Java访问权限修饰词

Java访问权限修饰词在使用时，置于类中每个成员的定义之前。每个访问权限修饰词仅控制它所修饰的特定定义的访问权，以下是各种修饰词所定义的访问权。

public

使成员成为公共的成员，无论是谁，无论在哪里，都可以访问该成员。

默认的包访问权

本文以上所有示例中的大多数成员都没有使用任何访问权限修饰词，这些成员默认的拥有包访问权，即同一个包中任何地方都能访问到该成员。

protected

使成员成为受保护的成员，该成员只有在本类、本类的子类以及同一个包中可以被访问。也就是说，protected修饰的成员同时拥有包访问权。

private

使成员成为私有的成员，该成员只有在本类中可以被访问。

回到问题

让我们回顾之前SmarterDesign的例子，利用修饰词，类创建者只需将需要对外提供的成员修饰为public的（例子中的provide()），将需要隐藏的实现修饰为private的（例子中的method()和moreUseful()），即可避免以后修改（甚至是删除）隐藏的实现对客户端程序员的代码结构造成影响。

*练习

请读者尝试给SmarterDesign例子中的成员添加合适的修饰词，来达到类设计者预期的效果（相信这对您而言并不是一件难事）。