封装与访问修饰符

概述

封装（Encapsulation）是面向对象三大特性之一，核心思想是隐藏对象的内部实现细节，只通过公开的方法与外界交互。在 Java 中，通过访问修饰符（Access Modifier）控制类、成员变量、方法的可见范围，从而实现封装：把不想被外部直接访问的成员设为 private，对外提供受控的 getter/setter 或业务方法。

掌握封装与访问修饰符，是写出可维护、可扩展代码的基础，也是学习 继承 与 多态 的前提（子类可见性依赖 protected 等修饰符）。

前置建议

已掌握 类与对象 和 构造方法，能定义类、成员变量、方法并创建对象。

---

为什么需要封装

• 数据安全：防止外部随意修改内部数据（如年龄设为负数），可在 setter 中做校验。
• 可维护性：内部实现（如存储方式）变更时，只要对外方法签名不变，调用方无需修改。
• 易用性：对外只暴露「该暴露」的操作，接口更清晰。

---

四种访问修饰符

Java 提供四种访问级别，从严格到宽松依次为：

修饰符	同类	同包	子类	任意位置
private	✓	✗	✗	✗
默认（不写）	✓	✓	✗	✗
protected	✓	✓	✓	✗
public	✓	✓	✓	✓

• 同类：同一类内部。
• 同包：同一包（package）下的其他类。
• 子类：继承该类的子类（可不在同包）。
• 任意位置：任何能引用到该类型的代码。

提示

「默认」即不写任何访问修饰符，也称包私有（package-private），只有同包内的类能访问。

---

基本语法

修饰类

• public：该类可被任意包使用；文件名必须与 public 类名一致。
• 默认（不写）：仅同包可访问，常用于包内辅助类。

修饰成员变量与方法

public class Example {
    private int secret;       // 仅本类可访问
    int packagePrivate;       // 同包可访问（默认）
    protected int forSubclass; // 本类、同包、子类可访问
    public int open;          // 任意位置可访问

    public int getSecret() { return secret; }
    public void setSecret(int v) { secret = v; }
}

---

使用示例

示例 1：用 private + getter/setter 实现封装

不直接暴露成员变量，通过方法读写，便于在 setter 中做校验。

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        setAge(age);  // 通过 setter 赋值，统一走校验逻辑
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    // setter 中校验，避免无效数据
    public void setAge(int age) {
        if (age < 0 || age > 150) {
            throw new IllegalArgumentException("年龄应在 0~150 之间");
        }
        this.age = age;
    }
}

// 使用
Person p = new Person("张三", 20);
p.setAge(25);   // 合法
// p.setAge(-1); // 抛出 IllegalArgumentException

示例 2：只读（无 setter）与不可变

若某字段不应被外部修改，可只提供 getter，不提供 setter；若整个对象创建后不再变，可设计为不可变对象。

public class Product {
    private final String id;   // final 保证引用不变
    private String name;

    public Product(String id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }
    // 不提供 setId，id 创建后不可改

    public String getName() { return name; }
    public void setName(String name) { this.name = name; }
}

示例 3：protected 在继承中的使用

子类需要访问父类成员时，可将该成员设为 protected（本类、同包、子类可见）。详见 继承。

// 父类
public class Animal {
    protected String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}

// 子类（可在另一包）
public class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    public void bark() {
        System.out.println(name + " says: Wang!");  // 可访问 protected name
    }
}

---

封装实践要点

getter/setter 命名

• getter：get + 首字母大写的属性名，布尔类型也可用 is + 首字母大写的属性名。
• setter：set + 首字母大写的属性名。

private String userName;
public String getUserName() { return userName; }
public void setUserName(String userName) { this.userName = userName; }

private boolean active;
public boolean isActive() { return active; }
public void setActive(boolean active) { this.active = active; }

何时用哪种修饰符

• 成员变量：若无特殊需求，建议 private，通过方法暴露。
• 仅包内使用的类或成员：用默认（不写修饰符）。
• 需要子类访问的成员：用 protected。
• 对外 API（类、方法）：用 public。

注意

对成员变量使用 public 会破坏封装，外部可随意修改，一般只在不关心数据安全的简单数据载体或常量（public static final）时使用。

---

注意事项

• 重写（override）时：子类重写父类方法时，访问权限不能比父类更严格（例如父类 protected，子类不能改为 private），可以相同或更宽松。
• 局部变量：方法或块内的局部变量不能加访问修饰符，它们只在当前方法/块内有效。
• 构造方法：可以是 private（如单例）、protected（允许子类调用）或 public（常见）。

提示

优先用 private 字段 + 公开方法的方式暴露能力，在 setter 或业务方法中做校验与逻辑，避免「裸」的 public 成员变量。

---

相关链接

• 类与对象
• 构造方法
• 继承
• Oracle Java 教程 - 控制对类成员的访问