Java面向对象编程中的Public、Private和Protected区别

Question

我了解public、private和protected的作用。我知道你应该使用它们来遵循面向对象编程的概念，并且知道如何在程序中使用多个类来实现它们。

我的问题是：为什么我们要这样做？为什么不能直接让一个类修改另一个类的全局变量？即使您不应该这样做，为什么还需要protected、private和public修饰符？好像程序员不相信自己不会这样做，尽管他们是编写程序的人。

提前感谢。

- gmaster

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这不是关于信任的问题，而是关于创建一个明确定义的接口，该接口与其内部实现分离。 - Oliver Charlesworth

Answer 1

你说得对，这是因为我们不能相信自己。可变状态是计算机程序复杂性的主要因素，很容易构建一些一开始看起来还不错的东西，但随着系统变得越来越大，它就会失控。限制访问有助于减少对象状态以不可预测的方式改变的机会。这个想法是让对象通过定义良好的通道进行通信，而不是直接调整彼此的数据。这样我们就有希望测试单个对象，并对它们作为整个系统的一部分的行为有一些信心。

- Nathan Hughes

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听起来不错。这与真实世界的企业级Java开发有什么关系？如果有，我的同事们会在意吗？ - ispilledthejava

@nathan：你能解释一下问题吗？我怎么可能知道关于你的同事的任何信息呢？ - Nathan Hughes

Answer 2

让我举个简单的例子（仅供示范）：

class Foo {
  void processBar() {
    Bar bar = new Bar();
    bar.value = 10;
    bar.process();
  }
}

class Bar {
  public int value;
  public void process() {
    // Say some code 
    int compute = 10/value;
    // Her you have to write some code to handle
    // exception
  }
}

一切看起来都很好，你感到高兴。但后来你意识到其他开发人员或者你使用的其他API将值设置为0，导致在Bar.process()函数中出现异常。

现在根据上述实现，你无法阻止用户将其设置为0。现在看下面的实现。

class Foo {
  void processBar() {
    Bar bar = new Bar();
    bar.setValue(0);
    bar.process();
  }
}

class Bar {
  public int value;
  public void setValue(int value) {
    if(value == 0)
      throw new IllegalArgumentException("value = 0 is not allowed");

    this.value = value; 
  }
  public void process() {
    // Say some code
    int compute = 10/value;
    // No need to write exception handling code
    // so in theory can give u better performance too

  }
}

现在不仅可以进行检查，还可以提供有用的异常信息，帮助快速发现错误并在早期解决。

这只是一个例子，面向对象编程的基础（封装、抽象等）可以帮助您标准化接口并隐藏底层实现。

- havexz

Answer 3

请记住，编写给定类的开发人员可能不是唯一使用它的人。 开发团队编写软件库，在Java中通常作为JAR分发，由完全不同的开发团队使用。 如果没有这些标准，其他人至少很难知道任何可用变量/方法的意图。

例如，如果我有一个私有/受保护的实例变量，我可能有一个公共的“setter”方法来检查有效性、前提条件和执行其他活动——如果任何人都可以自由地直接修改实例变量，所有这些都将被绕过。

Java文档/教程中的另一个好处在于：http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/accesscontrol.html ：

公共字段倾向于将您链接到特定的实现，并限制您更改代码的灵活性。

- ziesemer

Answer 4

• 非本地行为很难理解。
• 最小化表面积可以增加理解。
• 我不相信自己能记住所有行为副作用。
• 我绝对不相信“你”能理解所有行为副作用。
• 暴露的越少，我就越有灵活性去修改和扩展。

- Dave Newton

Answer 5

我的问题是：为什么要这样做？

基本上，因为通过这种方式的限制，我们使得自己和其他可能需要在将来阅读/修改代码的人更容易理解代码以及各个部分之间的相互作用。

大多数开发人员通过抽象的心理过程理解代码；即精神上围绕着代码块画出边界，了解每个代码块本身，然后了解每个代码块如何与其他代码块交互。如果任何代码的一部分可能潜在地干扰到其他代码的“内部”，那么典型的开发人员就很难理解正在发生什么。

在编写代码时，这可能不是您的问题，因为您可以在创建代码时记住所有复杂的交互。但是在一两年的时间里，您会忘记很多细节。而其他人从一开始就没有这些细节。

为什么不能让一个类直接修改另一个类的全局变量？

因为这会使您的代码更难理解；见上文。您的代码库越大，问题就会越明显。

另一点是，如果您过度使用全局变量（实际上是静态变量），则会在代码需要多线程/可重入性、单元测试以及需要在其他上下文中重用代码时创建问题。

即使您不应该这样做，为什么还需要受保护、私有和公共修饰符？

这不是关于信任的问题。它是关于在源代码中表达边界的问题。

如果我编写一个类并声明一个方法或字段为private，则我知道我不必考虑其他类调用/访问/修改它时会发生什么问题。如果我正在阅读别人的代码，则当映射交互和边界时，我可以（最初）忽略私有部分。private、protected修饰符和包私有只提供不同粒度的边界。

（或者也许这是关于信任的问题；即不信任自己记得我们设计中的抽象边界在哪里/在哪里）。

- Stephen C

Answer 6

基本上有两个原因：

1）在Java中需要安全接口。例如，在您的计算机上运行Java小程序时，您希望确保该小程序无法访问未经授权的文件系统部分。如果没有可执行的安全性，小程序可以进入Java安全层并修改自己的权限。

2）即使每个人都是“可信任的”，有时候追求效率胜过常识，程序员会绕过API来访问内部接口，而不是增强API（尽管这通常比实际操作时间更长）。这会为稳定性和升级兼容性带来问题。

（在计算机古老的历史中，有一个传说，一种操作系统被应用程序员以这种方式处理，以至于维护操作系统的程序员被迫确保某些代码段（不是入口点，而是实际的内部代码序列）在操作系统修订时不改变物理地址。）

请注意，这些问题存在于面向对象编程范式变得普遍之前，并且是面向对象编程的动机之一。面向对象编程不是凭空发明的任意宗教教义，而是通过大约60年的编程经验过滤出的一组原则。

- Hot Licks