Java方法访问控制：精通public, protected, private的关键

# 1. Java方法访问控制概述

Java语言提供了多种访问控制修饰符，用于定义类、方法和变量的访问级别。在本章中，我们将概览Java方法的访问控制，并为深入讨论各个访问级别打下基础。我们将探讨访问控制的重要性以及它如何影响面向对象设计的封装性、继承性和多态性。

## 1.1 访问控制的重要性

访问控制是Java语言面向对象编程的基础之一，它允许开发者控制类成员的可见性和访问权限。正确地使用访问修饰符有助于：

- **封装性（Encapsulation）**：隐藏对象的内部状态和行为，只暴露必要的操作接口。
- **安全性（Safety）**：防止外部代码对类成员的不当访问。
- **代码维护（Maintainability）**：使得代码的修改对其他部分的影响最小化。

## 1.2 访问级别概述

Java定义了四种访问级别：

- **public**：任何地方都可以访问。
- **protected**：同一包内的类以及其他包中的子类可以访问。
- **默认（无修饰符）**：同一包内的类可以访问。
- **private**：只能在同一类内部访问。

在后续的章节中，我们将详细探讨每一种访问修饰符，了解它们的使用场景、对类设计的影响以及如何根据实际需要进行选择和优化。

# 2. ```
# 深入理解public关键字

## public方法的定义和用途

### 访问控制级别

在Java中，public是一个访问修饰符，用于定义类、方法或变量的访问权限。一个public成员可以被任何其他对象访问，无论它们在代码中的位置如何。这提供了最大的可见性，通常用于类的公共接口，即那些打算供外部使用的方法和变量。

public class MyClass {
    public void publicMethod() {
        // This method can be accessed from anywhere.
    }
}

上述代码中的`publicMethod()`方法因为使用了`public`关键字，可以在整个程序中被访问。

### public方法如何影响类的设计和使用

当一个方法被声明为public时，它成为了类的公共接口的一部分，这意味着这个方法可以被其他类直接调用，而无需创建类的实例。这使得public方法在设计可重用和可扩展的API时变得至关重要。

public class MyClass {
    public static void main(String[] args) {
        publicMethod(); // Can be called without instance of MyClass
    }

    public static void publicMethod() {
        // This method is accessible from the whole program.
    }
}

在上述例子中，即使没有创建`MyClass`的实例，`publicMethod()`方法也可以被调用，因为它是一个静态的public方法。

## 实践案例分析：使用public方法

### 设计接口和抽象类时的public方法

在设计Java接口时，所有的方法默认都是public的。而在抽象类中，public方法定义了子类必须实现或者可以继承的方法。使用public方法可以明确地表达出类的意图和预期的使用方式。

public interface MyInterface {
    public void operation(); // Public by default in interfaces.
}

public abstract class AbstractClass {
    public abstract void perform(); // Public by default in abstract classes.
}

在设计接口和抽象类时，使用public方法可以让实现者明白哪些方法是必须要实现的，哪些方法是可选的。

### 实现可见性最大化时的考量

最大化可见性意味着提供最大的灵活性和可访问性。然而，在设计类的公共接口时，需要仔细考虑可见性的影响，以避免过度公开可能导致的维护问题和潜在的安全风险。

public class HighlyVisibleClass {
    private int privateVar = 0;
    protected int protectedVar = 0;
    public int publicVar = 0;

    private void privateMethod() {
        // Private method logic.
    }

    protected void protectedMethod() {
        // Protected method logic.
    }

    public void publicMethod() {
        // Public method logic.
    }
}

在上述代码中，`HighlyVisibleClass`提供了不同级别的可见性。在公开方法时，需要确保这些方法不会暴露实现细节，避免未来维护的不便。

通过本章的分析，我们可以看出`public`关键字在设计Java类和接口时的重要性。它不仅影响着类的可用性，也涉及到软件的整体架构和设计理念。在下一章中，我们将继续探讨`protected`修饰符的规则和用法，以及如何在设计继承体系时考虑继承和封装之间的平衡。

# 3. protected访问控制的奥秘

## 3.1 protected的规则和用法

### 3.1.1 继承中的protected方法

在Java编程语言中，`protected`访问控制修饰符扮演了一个独特的角色，它介于`public`和默认（包）访问级别之间。使用`protected`修饰的方法可以被同一个包中的其他类访问，也可以被不同包中的子类访问。这种访问级别为继承和封装提供了一个灵活的平衡点。

当一个方法被声明为`protected`时，它的使用场景通常是在类的层次结构中，尤其是在设计类的继承体系时。一个子类能够访问父类中定义的`protected`方法，但不能访问其他非继承自父类的类中的`protected`方法。

// 父类
public class SuperClass {
protected void protectedMethod() {
System.out.println("SuperClass: This is a protected method.");
}
}

// 子类
public class SubClass extends SuperClass {
public void callProtectedMethod() {
protectedMethod(); // 这是允许的
}
}

// 同一包中的非继承类
class SamePackageClass {
void samePackageCall() {
// SuperClass sc = new SuperClass();
// sc.protectedMethod(); // 这是不允许的，除非SuperClass在包内可见
}
}

// 不同包中的类
class DifferentPackageClass {
void differentPackageCall() {
// SuperClass sc = new SuperClass();
// sc.protectedMethod(); // 这也是不允许的
}
}

在上述代码示例中，`protectedMethod`在`SuperClass`中被声明为`protected`，这使得任何继承自`SuperClass`的子类都可以访问这个方法，比如`SubClass`。然而，对于那些不继承自`SuperClass`的类，如`SamePackageClass`和`DifferentPackageClass`，它们无法访问`protectedMethod`，即使它们在同一个包或者不同的包中。

### 3.1.2 同一包内访问的细节

在同一包内，`protected`方法提供了一个比默认访问级别更强的访问控制。在同一个包内，即使没有继承关系，也可以访问`protected`修饰的方法。这是为了方便同一包内的类之间的相互协作。

// 同一包中的类
class SamePackageClass {
void callProtectedMethod() {
SuperClass sc = new SuperClass();