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一本Java由初级到高级的编程书籍

若确定一个类只有一个“助手”方法，那么对于任何方法来说，都可以把它们设为private，从而保证自己不会误在包内其他地方使用它，防止自己更改或删除方法。将一个方法的属性设为private后，可保证自己一直保持这一选项（然而，若一个句柄被设为private，并不表明其他对象不能拥有指向同一个对象的public句柄。有关“别名”的问题将在第12章详述）。<br>
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5.2.4 protected：“友好的一种”<br>
protected（受到保护的）访问指示符要求大家提前有所认识。首先应注意这样一个事实：为继续学习本书一直到继承那一章之前的内容，并不一定需要先理解本小节的内容。但为了保持内容的完整，这儿仍然要对此进行简要说明，并提供相关的例子。<br>
protected关键字为我们引入了一种名为“继承”的概念，它以现有的类为基础，并在其中加入新的成员，同时不会对现有的类产生影响——我们将这种现有的类称为“基础类”或者“基本类”（Base 
Class）。亦可改变那个类现有成员的行为。对于从一个现有类的继承，我们说自己的新类“扩展”（extends）了那个现有的类。如下所示：<br>
class Foo extends Bar {<br>
类定义剩余的部分看起来是完全相同的。<br>
若新建一个包，并从另一个包内的某个类里继承，则唯一能够访问的成员就是原来那个包的public成员。当然，如果在相同的包里进行继承，那么继承获得的包能够访问所有“友好”的成员。有些时候，基础类的创建者喜欢提供一个特殊的成员，并允许访问衍生类。这正是protected的工作。若往回引用5.2.2小节“public：接口访问”的那个Cookie.java文件，则下面这个类就不能访问“友好”的成员：<br>
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207页上程序<br>
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对于继承，值得注意的一件有趣的事情是倘若方法foo()存在于类Cookie中，那么它也会存在于从Cookie继承的所有类中。但由于foo()在外部的包里是“友好”的，所以我们不能使用它。当然，亦可将其变成public。但这样一来，由于所有人都能自由访问它，所以可能并非我们所希望的局面。若象下面这样修改类Cookie：<br>
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207页下程序<br>
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那么仍然能在包dessert里“友好”地访问foo()，但从Cookie继承的其他东西亦可自由地访问它。然而，它并非公共的（public）。<br>
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5.3 接口与实现<br>
我们通常认为访问控制是“隐藏实施细节”的一种方式。将数据和方法封装到类内后，可生成一种数据类型，它具有自己的特征与行为。但由于两方面重要的原因，访问为那个数据类型加上了自己的边界。第一个原因是规定客户程序员哪些能够使用，哪些不能。我们可在结构里构建自己的内部机制，不用担心客户程序员将其当作接口的一部分，从而自由地使用或者“滥用”。<br>
这个原因直接导致了第二个原因：我们需要将接口同实施细节分离开。若结构在一系列程序中使用，但用户除了将消息发给public接口之外，不能做其他任何事情，我们就可以改变不属于public的所有东西（如“友好的”、protected以及private），同时不要求用户对他们的代码作任何修改。<br>
我们现在是在一个面向对象的编程环境中，其中的一个类（class）实际是指“一类对象”，就象我们说“鱼类”或“鸟类”那样。从属于这个类的所有对象都共享这些特征与行为。“类”是对属于这一类的所有对象的外观及行为进行的一种描述。<br>
在一些早期OOP语言中，如Simula-67，关键字class的作用是描述一种新的数据类型。同样的关键字在大多数面向对象的编程语言里都得到了应用。它其实是整个语言的焦点：需要新建数据类型的场合比那些用于容纳数据和方法的“容器”多得多。<br>
在Java中，类是最基本的OOP概念。它是本书未采用粗体印刷的关键字之一——由于数量太多，所以会造成页面排版的严重混乱。<br>
为清楚起见，可考虑用特殊的样式创建一个类：将public成员置于最开头，后面跟随protected、友好以及private成员。这样做的好处是类的使用者可从上向下依次阅读，并首先看到对自己来说最重要的内容（即public成员，因为它们可从文件的外部访问），并在遇到非公共成员后停止阅读，后者已经属于内部实施细节的一部分了。然而，利用由javadoc提供支持的注释文档（已在第2章介绍），代码的可读性问题已在很大程度上得到了解决。<br>
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209页上程序<br>
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由于接口和实施细节仍然混合在一起，所以只是部分容易阅读。也就是说，仍然能够看到源码——实施的细节，因为它们需要保存在类里面。向一个类的消费者显示出接口实际是“类浏览器”的工作。这种工具能查找所有可用的类，总结出可对它们采取的全部操作（比如可以使用哪些成员等），并用一种清爽悦目的形式显示出来。到大家读到这本书的时候，所有优秀的Java开发工具都应推出了自己的浏览器。<br>
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5.4 类访问<br>
在Java中，亦可用访问指示符判断出一个库内的哪些类可由那个库的用户使用。若想一个类能由客户程序员调用，可在类主体的起始花括号前面某处放置一个public关键字。它控制着客户程序员是否能够创建属于这个类的一个对象。<br>
为控制一个类的访问，指示符必须在关键字class之前出现。所以我们能够使用：<br>
public class Widget {<br>
也就是说，假若我们的库名是mylib，那么所有客户程序员都能访问Widget——通过下述语句：<br>
import mylib.Widget;<br>
或者<br>
import mylib.*;<br>
然而，我们同时还要注意到一些额外的限制：<br>
(1) 每个编译单元（文件）都只能有一个public类。每个编译单元有一个公共接口的概念是由那个公共类表达出来的。根据自己的需要，它可拥有任意多个提供支撑的“友好”类。但若在一个编译单元里使用了多个public类，编译器就会向我们提示一条出错消息。<br>
(2) public类的名字必须与包含了编译单元的那个文件的名字完全相符，甚至包括它的大小写形式。所以对于Widget来说，文件的名字必须是Widget.java，而不应是widget.java或者WIDGET.java。同样地，如果出现不符，就会报告一个编译期错误。<br>
(3) 
可能（但并常见）有一个编译单元根本没有任何公共类。此时，可按自己的意愿任意指定文件名。<br>
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如果已经获得了mylib内部的一个类，准备用它完成由Widget或者mylib内部的其他某些public类执行的任务，此时又会出现什么情况呢？我们不希望花费力气为客户程序员编制文档，并感觉以后某个时候也许会进行大手笔的修改，并将自己的类一起删掉，换成另一个不同的类。为获得这种灵活处理的能力，需要保证没有客户程序员能够依赖自己隐藏于mylib内部的特定实施细节。为达到这个目的，只需将public关键字从类中剔除即可，这样便把类变成了“友好的”（类仅能在包内使用）。<br>
注意不可将类设成private（那样会使除类之外的其他东西都不能访问它），也不能设成protected（注释④）。因此，我们现在对于类的访问只有两个选择：“友好的”或者public。若不愿其他任何人访问那个类，可将所有构建器设为private。这样一来，在类的一个static成员内部，除自己之外的其他所有人都无法创建属于那个类的一个对象（注释⑤）。如下例所示：<br>
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210-211页程序<br>
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④：实际上，Java 1.1内部类既可以是“受到保护的”，也可以是“私有的”，但那属于特别情况。第7章会详细解释这个问题。<br>
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⑤：亦可通过从那个类继承来实现。<br>
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迄今为止，我们创建过的大多数方法都是要么返回void，要么返回一个基本数据类型。所以对下述定义来说：<br>
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public static Soup access() {<br>
return psl;<br>
}<br>
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它最开始多少会使人有些迷惑。位于方法名（access）前的单词指出方法到底返回什么。在这之前，我们看到的都是void，它意味着“什么也不返回”（void在英语里是“虚无”的意思。但亦可返回指向一个对象的句柄，此时出现的就是这个情况。该方法返回一个句柄，它指向类Soup的一个对象。<br>
Soup类向我们展示出如何通过将所有构建器都设为private，从而防止直接创建一个类。请记住，假若不明确地至少创建一个构建器，就会自动创建默认构建器（没有自变量）。若自己编写默认构建器，它就不会自动创建。把它变成private后，就没人能为那个类创建一个对象。但别人怎样使用这个类呢？上面的例子为我们揭示出了两个选择。第一个选择，我们可创建一个static方法，再通过它创建一个新的Soup，然后返回指向它的一个句柄。如果想在返回之前对Soup进行一些额外的操作，或者想了解准备创建多少个Soup对象（可能是为了限制它们的个数），这种方案无疑是特别有用的。<br>
第二个选择是采用“设计方案”（Design Pattern）技术，本书后面会对此进行详细介绍。通常方案叫作“独子”，因为它仅允许创建一个对象。类Soup的对象被创建成Soup的一个static 
private成员，所以有一个而且只能有一个。除非通过public方法access()，否则根本无法访问它。<br>
正如早先指出的那样，如果不针对类的访问设置一个访问指示符，那么它会自动默认为“友好的”。这意味着那个类的对象可由包内的其他类创建，但不能由包外创建。请记住，对于相同目录内的所有文件，如果没有明确地进行package声明，那么它们都默认为那个目录的默认包的一部分。然而，假若那个类一个static成员的属性是public，那么客户程序员仍然能够访问那个static成员——即使它们不能创建属于那个类的一个对象。<br>
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5.5 总结<br>
对于任何关系，最重要的一点都是规定好所有方面都必须遵守的界限或规则。创建一个库时，相当于建立了同那个库的用户（即“客户程序员”）的一种关系——那些用户属于另外的程序员，可能用我们的库自行构建一个应用程序，或者用我们的库构建一个更大的库。<br>
如果不制订规则，客户程序员就可以随心所欲地操作一个类的所有成员，无论我们本来愿不愿意其中的一些成员被直接操作。所有东西都在别人面前都暴露无遗。<br>
本章讲述了如何构建类，从而制作出理想的库。首先，我们讲述如何将一组类封装到一个库里。其次，我们讲述类如何控制对自己成员的访问。<br>
一般情况下，一个C程序项目会在50K到100K行代码之间的某个地方开始中断。这是由于C仅有一个“命名空间”，所以名字会开始互相抵触，从而造成额外的管理开销。而在Java中，package关键字、包命名方案以及import关键字为我们提供对名字的完全控制，所以命名冲突的问题可以很轻易地得到避免。<br>
有两方面的原因要求我们控制对成员的访问。第一个是防止用户接触那些他们不应碰的工具。对于数据类型的内部机制，那些工具是必需的。但它们并不属于用户接口的一部分，用户不必用它来解决自己的特定问题。所以将方法和字段变成“私有”（private）后，可极大方便用户。因为他们能轻易看出哪些对于自己来说是最重要的，以及哪些是自己需要忽略的。这样便简化了用户对一个类的理解。<br>
进行访问控制的第二个、也是最重要的一个原因是：允许库设计者改变类的内部工作机制，同时不必担心它会对客户程序员产生什么影响。最开始的时候，可用一种方法构建一个类，后来发现需要重新构建代码，以便达到更快的速度。如接口和实施细节早已进行了明确的分隔与保护，就可以轻松地达到自己的目的，不要求用户改写他们的代码。<br>
利用Java中的访问指示符，可有效控制类的创建者。那个类的用户可确切知道哪些是自己能够使用的，哪些则是可以忽略的。但更重要的一点是，它可确保没有任何用户能依赖一个类的基础实施机制的任何部分。作为一个类的创建者，我们可自由修改基础的实施细节，这一改变不会对客户程序员产生任何影响，因为他们不能访问类的那一部分。<br>
有能力改变基础的实施细节后，除了能在以后改进自己的设置之外，也同时拥有了“犯错误”的自由。无论当初计划与设计时有多么仔细，仍然有可能出现一些失误。由于知道自己能相当安全地犯下这种错误，所以可以放心大胆地进行更多、更自由的试验。这对自己编程水平的提高是很有帮助的，使整个项目最终能更快、更好地完成。<br>
一个类的公共接口是所有用户都能看见的，所以在进行分析与设计的时候，这是应尽量保证其准确性的最重要的一个部分。但也不必过于紧张，少许的误差仍然是允许的。若最初设计的接口存在少许问题，可考虑添加更多的方法，只要保证不删除客户程序员已在他们的代码里使用的东西。<br>
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5.6 练习<br>
(1) 用public、private、protected以及“友好的”数据成员及方法成员创建一个类。创建属于这个类的一个对象，并观察在试图访问所有类成员时会获得哪种类型的编译器错误提示。注意同一个目录内的类属于“默认”包的一部分。<br>
(2) 用protected数据创建一个类。在相同的文件里创建第二个类，用一个方法操纵第一个类里的protected数据。<br>
(3) 新建一个目录，并编辑自己的CLASSPATH，以便包括那个新目录。将P.class文件复制到自己的新目录，然后改变文件名、P类以及方法名（亦可考虑添加额外的输出，观察它的运行过程）。在一个不同的目录里创建另一个程序，令其使用自己的新类。<br>
(4) 在c05目录（假定在自己的CLASSPATH里）创建下述文件：<br>
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214页程序<br>
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然后在c05之外的另一个目录里创建下述文件：<br>
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214-215页程序<br>
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解释编译器为什么会产生一个错误。将Foreign（外部）类作为c05包的一部分改变了什么东西吗？<br>
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</p>

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