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Java编程思想#访问权限控制

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一、Java的包机制

1.1、包机制的基本概念

包机制是一个代码组织方案，用来解决名称冲突问题。为使得包的命名是独一无二的，常用的一个命名方案是使用反顺序的域名作为顶级包名。包的命名层次与目录层次结构一一对应。

1.2、包机制关键词

包机制有两个关键词：package和import。

1.2.1、package

package关键词用来定义包名：package语句必须是Java源文件中除注释以外的第一个程序语句；没有package语句，表示使用默认包。
示例代码如下：

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package com.dslztx;

1.2.2、import

import关键词用于导入包下的某个类（一般形式）或者全部类（通配符形式），包下某个类的静态字段和静态方法（静态导入形式）；不用import关键词就得使用类，静态字段和静态方法的全名称方式，比如java.util.List。
在Java编程思想#一切都是对象中已经指出，所有Java源文件默认包含import java.lang.*语句。
示例代码如下：

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package com.dslztx;

// 一般形式
import java.util.ArrayList;

// 通配符形式
import java.io.*;

// 静态导入形式
import static java.util.Calendar.*;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    // ArrayList类由"import java.util.ArrayList"语句导入
    ArrayList<String> list;

    // File类由"import java.io.*"语句导入
    File file;

    // 静态字段"YEAR"由"import static java.util.Calendar.*"语句导入
    System.out.println(YEAR);


    // 不使用"import"语句，就得使用全名称方式
    java.util.Vector vector;
  }
}

二、Java的访问权限控制

在本文中，“类成员”包括“一般字段，静态字段，一般方法，静态方法”。
接下来的论述内容更多的是属于“自我理解”性质的，基于“Java编译程序实现角度”推导而来。

2.1、类的实际定义

参考Java类实际定义

2.2、访问权限修饰符

访问权限修饰符有：public，protected，default（包访问权限修饰符，该修饰符实质上不存在），private。

2.2.1、类访问权限修饰符

类（本文所指“类”包含“类，抽象类，接口，枚举，注解”，不包含“内部类”）的访问权限修饰符有：public和default；“内部类”的访问权限修饰符有：public，protected，default，private。

2.2.2、类成员访问权限修饰符

类成员的访问权限修饰符有：public，protected，default，private。

2.3、Java资源地址和访问者地址

地址的形式是：包名：类名。

2.3.1、Java资源地址

Java资源包括：类，类成员。Java资源地址即“Java资源定义所在地址”。
示例代码如下：

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package chapter6;

//“JavaResourceAddress”这个Java资源（类）的地址为“chapter6.JavaResourceAddress”
public class JavaResourceAddress extends JavaResourceAddressParent {

  //“b”这个Java资源（原生类成员）的地址为“chapter6.JavaResourceAddress”
  static int b;

  //“a”这个Java资源（原生类成员）的地址为“chapter6.JavaResourceAddress”
  int a;

  //“g()”这个Java资源（原生类成员）的地址为“chapter6.JavaResourceAddress”
  static void g() {
  }

  //“f()”这个Java资源（原生类成员）的地址为“chapter6.JavaResourceAddress”
  void f() {
  }

  //“c”这个Java资源（复制类成员）的地址为“chapter6.JavaResourceAddress”

  //“h()”这个Java资源（复制类成员）的地址为“chapter6.JavaResourceAddress”

}

class JavaResourceAddressParent {

  int c;

  void h() {

  }
}

2.3.2、访问者地址

访问者地址即“访问Java资源语句所在地址”。

2.4、访问控制

对Java资源（类，类成员）的访问控制分为两部分。

2.4.1、访问控制——类

有以下两点论述：

  • 当访问权限修饰符为public时，无论“Java资源（类）地址”和“访问者地址”关系怎样，该Java资源（类）可被访问
  • 当访问权限修饰符为default时，只有当“Java资源（类）地址”和“访问者地址”处于同一个包中，该Java资源（类）才可被访问

2.4.2、访问控制——类成员

有以下几点论述：

  • 欲访问类中“类成员”，首先须能访问类，参照“2.4.1、访问控制——类”
  • 欲访问的“类成员”须存在，可通过查看该类的完整定义进行确定
  • 欲访问的“类成员”是原生定义的，则参照“规则集1”；否则，即欲访问的“类成员”是隐式复制下来的，则参照“规则集2”

规则集1：

  • 当访问权限修饰符为public时，无论“Java资源（类成员）地址”和“访问者地址”关系怎样，该Java资源（类成员）可被访问
  • 当访问权限修饰符为protected时，只有当“Java资源（类成员）地址”和“访问者地址”处于同一个包中，该Java资源（类成员）才可被访问。在“访问控制”范畴内，protected和default访问权限修饰符语义完全一致
  • 当访问权限修饰符为default时，只有当“Java资源（类成员）地址”和“访问者地址”处于同一个包中，该Java资源（类成员）才可被访问
  • 当访问权限修饰符为private时，只有当“Java资源（类成员）地址”和“访问者地址”一致，该Java资源（类成员）才可被访问

规则集2：

  • 从欲访问“复制类成员”对应节点开始可得到一条引用链
  • 从前往后依次比较“访问者地址”与引用链中前N-1个节点对应的地址，一旦一致，则可访问；否则，再根据“规则集1”，比较“访问者地址”与引用链中最后一个节点对应的地址，满足则可访问，不满足则不可访问

2.5、继承控制

“继承控制”与“访问控制”几乎一致，即“可访问的可继承，不可访问的不可继承”，除了：子类可继承祖先类中被protected访问权限修饰符修饰的Java资源（类成员），而与子类中是否可访问祖先类中该Java资源（类成员）无关。
综合“2.4、访问控制”和“2.5、继承控制”可知，protected访问权限修饰符的设计意图在于“继承控制”，而不在于“访问控制”。
示例代码如下：

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package chapter6.subpackage1;

public class A {

  protected int c;

  int a;

}
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package chapter6.subpackage2;

import chapter6.subpackage1.A;

public class B extends A {

  //类B的完整定义
  //int c;

  public void f() {
    //加上注释语句，编译出错
    //System.out.println(a);

    System.out.println(c);
  }

}

2.6、综合例子

2.6.1、说明

接下来的例子完整地验证了上述介绍。在该例子中，有3个包：package1，package2和package3。在3个包中包含的类说明如表1。

表1

包名 所包含类类名
package1 A，AA1，B
package2 AA2，C
package3 AAA，D

这些类之间的关系如图1所示。

图1

2.6.2、具体代码

1、package1
类A：

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package package1;

import package2.AA2;
import package3.AAA;

/**
 * 父类
 *
 * @author dsl
 */
public class A {

  //原生类成员
  public int d;

  //原生类成员
  protected int c;

  //原生类成员
  int b;

  //原生类成员
  private int a;

  public static void main(String[] args) {
    A a = new A();
    System.out.println(a.a);
    System.out.println(a.b);
    System.out.println(a.c);
    System.out.println(a.d);

    AA1 aa1 = new AA1();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa1.a);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.b);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.d);

    AA2 aa2 = new AA2();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.b);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.d);

    AAA aaa = new AAA();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.b);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aaa.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aaa.d);
  }

}

类AA1：

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package package1;

import package2.AA2;
import package3.AAA;

/**
 * 同包子类（注释掉的资源表示不能被访问）
 *
 * @author dsl
 */
public class AA1 extends A {

  //类的完整定义包含下面“复制类成员”
  //public int d;
  //protected int c;
  //int b;

  public static void main(String[] args) {
    A a = new A();
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.a);
    System.out.println(a.b);
    System.out.println(a.c);
    System.out.println(a.d);

    AA1 aa1 = new AA1();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa1.a);
    //能访问，引用链中第一个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aa1.b);
    //能访问，引用链中第一个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aa1.c);
    //能访问，引用链中第一个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aa1.d);

    AA2 aa2 = new AA2();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.b);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.d);

    AAA aaa = new AAA();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.b);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aaa.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aaa.d);
  }

}

类B：

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package package1;

import package2.AA2;
import package3.AAA;

/**
 * 访问父类，子类1，子类2，孙类，跟父类和子类1同包（注释掉的资源表示不能被访问）
 *
 * @author dsl
 */
public class B {

  public static void main(String[] args) {
    A a = new A();
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.a);
    System.out.println(a.b);
    System.out.println(a.c);
    System.out.println(a.d);

    AA1 aa1 = new AA1();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa1.a);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.b);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.d);

    AA2 aa2 = new AA2();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.b);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.d);

    AAA aaa = new AAA();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.b);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aaa.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aaa.d);
  }
}

2、package2
类AA2：

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package package2;

import package1.A;
import package1.AA1;
import package3.AAA;

/**
 * 不同包子类（注释掉的资源表示不能被访问）
 *
 * @author dsl
 */
public class AA2 extends A {

  //类的完整定义包含下面“复制类成员”
  //public int d;
  //protected int c;

  public static void main(String[] args) {
    A a = new A();
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.a);
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.b);
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.c);
    System.out.println(a.d);

    AA1 aa1 = new AA1();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa1.a);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa1.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa1.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.d);

    AA2 aa2 = new AA2();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.b);
    //能访问，引用链中第一个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aa2.c);
    //能访问，引用链中第一个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aa2.d);

    AAA aaa = new AAA();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.b);
    //能访问，引用链中第二个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aaa.c);
    //能访问，引用链中第二个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aaa.d);
  }
}

类C：

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package package2;

import package1.A;
import package1.AA1;
import package3.AAA;

/**
 * 访问父类，子类1，子类2，孙类，跟子类2同包（注释掉的资源表示不能被访问）
 *
 * @author dsl
 */
public class C {

  public static void main(String[] args) {
    A a = new A();
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.a);
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.b);
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.c);
    System.out.println(a.d);

    AA1 aa1 = new AA1();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa1.a);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa1.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa1.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.d);

    AA2 aa2 = new AA2();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa2.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.d);

    AAA aaa = new AAA();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aaa.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aaa.d);
  }
}

3、package3
类AAA：

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55
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package package3;

import package1.A;
import package1.AA1;
import package2.AA2;

/**
 * 跨了两层包的孙类（注释掉的资源表示不能被访问）
 *
 * @author dsl
 */
public class AAA extends AA2 {
  //类的完整定义包含下面“复制类成员”
  //public int d;
  //protected int c;

  public static void main(String[] args) {
    A a = new A();
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.a);
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.b);
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.c);
    System.out.println(a.d);

    AA1 aa1 = new AA1();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa1.a);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa1.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa1.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.d);

    AA2 aa2 = new AA2();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa2.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.d);

    AAA aaa = new AAA();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.b);
    //能访问，引用链中第一个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aaa.c);
    //能访问，引用链中第一个节点对应地址与“访问者地址”一致
    System.out.println(aaa.d);
  }
}

类D：

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package package3;

import package1.A;
import package1.AA1;
import package2.AA2;

/**
 * 访问父类，子类1，子类2，孙类，跟孙类同包（注释掉的资源表示不能被访问）
 *
 * @author dsl
 */
public class D {

  public static void main(String[] args) {
    A a = new A();
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.a);
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.b);
    //不能访问，“类成员地址”与“访问者地址”不满足“规则集1”
    //System.out.println(a.c);
    System.out.println(a.d);

    AA1 aa1 = new AA1();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa1.a);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa1.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa1.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa1.d);

    AA2 aa2 = new AA2();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aa2.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aa2.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aa2.d);

    AAA aaa = new AAA();
    //不能访问，在该类的完整定义中，“a”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.a);
    //不能访问，在该类的完整定义中，“b”类成员不存在
    //System.out.println(aaa.b);
    //不能访问，“规则集2”不满足
    //System.out.println(aaa.c);
    //能访问，引用链中最后一个节点对应地址与“访问者地址”满足“规则集1”
    System.out.println(aaa.d);
  }
}

参考文献： [1]http://stackoverflow.com/questions/15939002/protected-access-modifier-in-java [2]http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/accesscontrol.html
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