Java基础:介绍访问控制

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我们知道,封装将数据和处理数据的代码连接起来。同时,封装也提供另一个重要属性:访问控制。通过封装你可以控制程序的哪一部分可以访问类的成员。

通过控制访问,可以阻止对象的滥用。例如,通过只允许适当定义的一套方法来访问数据,你能阻止该数据的误用。因此,如果使用得当,可以把类创建一个“黑盒子”,虽然可以使用该类,但是它的内部机制是不公开的,不能修改。但是,本书前面创建的类可能不会完全适合这个目标。

例如,方法push( )和pop()确实为堆栈提供一个可控制的接口,这是事实,但这个接口并没被强制执行。也就是说,程序的其他部分可以绕过这些方法而直接存取堆栈,这是可能的。当然,如果使用不当,这可能导致麻烦。本节将介绍能精确控制一个类各种各样成员的访问的机制。

一个成员如何被访问取决于修改它的声明的访问指示符。Java提供一套丰富的访问指示符。存取控制的某些方面主要和继承或包联系在一起(包,package,本质上是一组类)。Java的这些访问控制机制将在以后讨论。现在,让我们从访问控制一个简单的类开始。一旦你理解了访问控制的基本原理,其他部分就比较容易了。

Java的访问指示符有public(公共的,全局的)、private(私有的,局部的)、和protected(受保护的)。Java也定义了一个默认访问级别。指示符protected仅用于继承情况中。

下面我们描述其他两个访问指示符。

让我们从定义public和private开始。当一个类成员被public指示符修饰时,该成员可以被你的程序中的任何其他代码访问。当一个类成员被指定为private时,该成员只能被它的类中的其他成员访问。现在你能理解为什么main( )总是被public指示符修饰。

它被在程序外面的代码调用,也就是由Java运行系统调用。如果不使用访问指示符,该类成员的默认访问设置为在它自己的包内为public,但是在它的包以外不能被存取(包将在以后的章节中讨论)。

到目前为止,我们开发的类的所有成员都使用了默认访问模式,它实质上是public。然而,这并不是你想要的典型的方式。通常,你想要对类数据成员的访问加以限制,只允许通过方法来访问它。另外,有时你想把一个方法定义为类的一个私有的方法。

访问指示符位于成员类型的其他说明的前面。也就是说,成员声明语句必须以访问指示符开头。下面是一个例子:

public int i; 
private double j; 
private int myMethod(int a,char b) { // ... 
要理解publicprivate对访问的作用,看下面的程序:
/* This program demonstrates the difference between 
 public and private. 
*/ 
 class Test { 
 int a; // default access 
 public int b; // public access 
 private int c; // private access 
 // methods to access c 
 void setc(int i) { // set c's value 
 c = i; 
 } 
 int getc() { // get c's value 
 return c; 
 } 
} 
class AccessTest { 
 public static void main(String args[]) { 
  Test ob = new Test(); 
// These are OK,a and b may be accessed directly 
  ob.a = 10; 
  ob.b = 20; 
// This is not OK and will cause an error 
// ob.c = 100; // Error! 
// You must access c through its methods 
  ob.setc(100); // OK 
  System.out.println("a,b,and c: " + ob.a + " " + 
  ob.b + " " + ob.getc()); 
 } 
} 

可以看出,在Test类中,a使用默认访问指示符,在本例中与public相同。b被显式地指定为public。成员c被指定为private,因此它不能被它的类之外的代码访问。所以,在AccessTest类中不能直接使用c。对它的访问只能通过它的public方法:setc()和getc()。 如果你将下面语句开头的注释符号去掉,

// ob.c = 100; // Error! 

则由于违规,你不能编译这个程序。

// This class defines an integer stack that can hold 10 values. 
class Stack { 
 /* Now,both stck and tos are private. This means 
that they cannot be accidentally or maliciously 
altered in a way that would be harmful to the stack. 
 */ 
 private int stck[] = new int[10]; 
 private int tos; 
 // Initialize top-of-stack 
 Stack() { 
 tos = -1; 
 } 
 // Push an item onto the stack 
 void push(int item) { 
 if(tos==9) 
 System.out.println("Stack is full."); 
 else 
 stck[++tos] = item; 
 } 
 // Pop an item from the stack 
 int pop() { 
 if(tos < 0) { 
 System.out.println("Stack underflow."); 
 return 0; 
} 
 else 
 return stck[tos--]; 
 } 
} 

在本例中,现在存储堆栈的stck和指向堆栈顶部的下标tos,都被指定为private。这意味着除了通过push()或pop(),它们不能够被访问或改变。例如,将tos指定为private,阻止你程序的其他部分无意中将它的值设置为超过stck 数组下标界的值。

下面的程序表明了改进的Stack类。试着删去注释前面的线条来证明stck和tos成员确实是不能访问的。

class TestStack { 
 public static void main(String args[]) { 
  Stack mystack1 = new Stack(); 
  Stack mystack2 = new Stack(); 
// push some numbers onto the stack 
  for(int i=0; i<10; i++) mystack1.push(i); 
  for(int i=10; i<20; i++) mystack2.push(i); 
// pop those numbers off the stack 
  System.out.println("Stack in mystack1:"); 
  for(int i=0; i<10; i++) 
  System.out.println(mystack1.pop()); 
  System.out.println("Stack in mystack2:"); 
  for(int i=0; i<10; i++) 
  System.out.println(mystack2.pop()); 
// these statements are not legal 
// mystack1.tos = -2; 
// mystack2.stck[3] = 100; 
 } 
} 

尽管由类定义的方法通常提供对数据的访问,但情况并不总是这样。当需要时允许一个实例变量为public是完全合适的。

例如,为简单起见,本书中大多数的简单类在创建时不关心实例变量的存取。然而,在大多数实际应用的类中,你将有必要仅仅允许通过方法来对数据操作。