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thinking in java 第五章 隐藏具体实现
By robinhesky | 01月 18, 2008
进行面向对象的设计时，一项基本的考虑是：如何将发生变化的东西与保持不变的东西分隔开
为解决这个问题，Java推出了“访问指示符”的概念，允许库创建者声明哪些东西是客户程序员可以使用的，哪些是不可使用的。这种访问控制的级别在“最大访问”和“最小访问”的范围之间，分别包括：public，protected，包访问权限（没有关键词），private。
1.库单元
我们用import关键字导入一个完整的库时，就会获得“包”（Package）。例如：
import java.util.*;
之所以要进行这样的导入，是为了提供一种特殊的机制，以便管理“命名空间”（Name Space）。我们所有类成员的名字相互间都会隔离起来。位于类A内的一个方法f()不会与位于类B内的、拥有相同“签名”（自变量列表）的f()发生冲突
若在一个文件的开头使用下述代码：
package mypackage;
那么package语句必须作为文件的第一个非注释语句出现。该语句的作用是指出这个编译单元属于名为mypackage的一个库的一部分。或者换句话说，它表明这个编译单元内的public类名位于mypackage这个名字的下面。如果其他人想使用这个名字，要么指出完整的名字，要么与mypackage联合使用import关键字（使用前面给出的选项）。注意根据Java包（封装）的约定，名字内的所有字母都应小写，甚至那些中间单词亦要如此。
2.创建独一无二的域名
由于一个包永远不会真的“封装”到单独一个文件里面，它可由多个.class文件构成，所以局面可能稍微有些混乱。为避免这个问题，最合理的一种做法就是将某个特定包使用的所有.class文件都置入单个目录里。也就是说，我们要利用操作系统的分级文件结构避免出现混乱局面。这正是Java所采取的方法。
它同时也解决了另两个问题：创建独一无二的包名以及找出那些可能深藏于目录结构某处的类。正如我们在第2章讲述的那样，为达到这个目的，需要将.class文件的位置路径编码到package的名字里。但根据约定，编译器强迫package名的第一部分是类创建者的因特网域名。由于因特网域名肯定是独一无二的（由InterNIC保证——注释②，它控制着域名的分配），所以假如按这一约定行事，package的名称就肯定不会重复，所以永远不会遇到名称冲突的问题。换句话说，除非将自己的域名转让给其他人，而且对方也按照相同的路径名编写Java代码，否则名字的冲突是永远不会出现的。
这个技巧的另一部分是将package名解析成自己机器上的一个目录。这样一来，Java程序运行并需要装载.class文件的时候（这是动态进行的，在程序需要创建属于那个类的一个对象，或者首次访问那个类的一个static成员时），它就可以找到.class文件驻留的那个目录。
Java解释器的工作程序如下：首先，它找到环境变量CLASSPATH（将Java或者具有Java解释能力的工具——如浏览器——安装到机器中时，通过操作系统进行设定）。CLASSPATH包含了一个或多个目录，它们作为一种特殊的“根”使用，从这里展开对.class文件的搜索。从那个根开始，解释器会寻找包名，并将每个点号（句点）替换成一个斜杠，从而生成从CLASSPATH根开始的一个路径名（所以package foo.bar.baz会变成foo\bar\baz或者foo/bar/baz；具体是正斜杠还是反斜杠由操作系统决定）。随后将它们连接到一起，成为CLASSPATH内的各个条目（入口）。以后搜索.class文件时，就可从这些地方开始查找与准备创建的类名对应的名字。此外，它也会搜索一些标准目录——这些目录与Java解释器驻留的地方有关。
对于如下的包名，编译器是这样做的：
package com.bruceeckel.util;
这两个文件都置于我自己系统的一个子目录中：
C:\DOC\JavaT\com\bruceeckel\util
若通过它往回走，就会发现包名com.bruceeckel.util，但路径的第一部分又是什么呢？这是由CLASSPATH环境变量决定的。在我的机器上，它是：
CLASSPATH=.;D:\JAVA\LIB;C:\DOC\JavaT
可以看出，CLASSPATH里能包含大量备用的搜索路径。然而，使用JAR文件时要注意一个问题：必须将JAR文件的名字置于类路径里，而不仅仅是它所在的路径。所以对一个名为grape.jar的JAR文件来说，我们的类路径需要包括：
CLASSPATH=.;D:\JAVA\LIB;C:\flavors\grape.jar
3.包访问权限
如果根本不指定访问指示符，这意味着当前包内的其他所有类都能访问成员，但对包外的所有类来说，这些成员却是“私有”（Private）的，外界不得访问。
为获得对一个访问权限，唯一的方法就是：
(1) 使成员成为“public”（公共的）。这样所有人从任何地方都可以访问它。
(2) 变成一个“友好”成员，方法是舍弃所有访问指示符，并将其类置于相同的包内。这样一来，其他类就可以访问成员。
(3) 正如以后引入“继承”概念后大家会知道的那样，一个继承的类既可以访问一个protected成员，也可以访问一个public成员（但不可访问private成员）。只有在两个类位于相同的包内时，它才可以访问友好成员。但现在不必关心这方面的问题。
(4) 提供“访问器／变化器”方法（亦称为“获取／设置”方法），以便读取和修改值。这是OOP环境中最正规的一种方法，也是Java Beans的基础——具体情况会在第13章介绍。
下面举书上的两段程序加深对包访问权限的理解：
//: Cookie.java
// Creates a library
package c05.dessert;
public class Cookie {
public Cookie() {
System.out.println("Cookie constructor");
}
void foo() { System.out.println("foo"); }
} ///:~
//: Dinner.java
// Uses the library
import c05.dessert.*;
public class Dinner {
public Dinner() {
System.out.println("Dinner constructor");
}
public static void main(String[] args) {
Cookie x = new Cookie();
//! x.foo(); // Can't access
}
} ///:~
以上程序可以创建一个Cookie对象，因为它的构建器是public的，而且类也是public的（公共类的概念稍后还会进行更详细的讲述）。然而，foo()成员不可在Dinner.java内访问，因为foo()只有在dessert包内才是“友好”的。
4.protected–包访问权限的一种（友好的一种）
为了便于理解，举例如下：
import c05.dessert.*;
public class ChocolateChip extends Cookie {
public ChocolateChip() { System.out.println( “ChocolateChip constructor”); }
public static void main(String[] args) {
ChocolateChip x = new ChocolateChip();
//! x.foo(); // Can’t access foo } } ///:~
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：
public class Cookie {
public Cookie() {
System.out.println("Cookie constructor");
}
protected void foo() {
System.out.println("foo");
}
}
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）。
由上可见，java中的protected与C++的protected是由很大区别的，再c++中，如果再成员前加了关键词protected，那么由类生成的对象不能直接方问该成员（以a.member的形式访问,其中a为对象，member为protected），必须通过成员函数来访问，继承类也可以通过这样的方法访问，而java可以以a.member的形式访问。另外，再java中protected还提供包访问权限。
5.类访问
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。
若构造器是私有的，该如何构造对象呢，示例如下：
//: Lunch.java
// Demonstrates class access specifiers.
// Make a class effectively private
// with private constructors:
class Soup {
private Soup() {}
// (1) Allow creation via static method:
public static Soup makeSoup() {
return new Soup();
}
// (2) Create a static object and
// return a reference upon request.
// (The "Singleton" pattern):
private static Soup ps1 = new Soup();
public static Soup access() {
return ps1;
}
public void f() {}
}
class Sandwich { // Uses Lunch
void f() { new Lunch(); }
}
// Only one public class allowed per file:
public class Lunch {
void test() {
// Can't do this! Private constructor:
//! Soup priv1 = new Soup();
Soup priv2 = Soup.makeSoup();
Sandwich f1 = new Sandwich();
Soup.access().f();
}
} ///:~
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。
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。
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