Java的存取修飾符與變數的作用域講解

Java存取修飾符（存取控制符）
Java 透過修飾符來控制類別、屬性和方法的存取權限和其他功能，通常放在語句的最前端。例如：

public class className {
  // body of class
}
private boolean myFlag;
static final double weeks = 9.5;
protected static final int BOXWIDTH = 42;
public static void main(String[] arguments) {
  // body of method
}

Java 的修飾符很多，分為存取修飾符和非存取修飾符。本節僅介紹訪問修飾符，非訪問修飾符會在後續介紹。

存取修飾符也叫存取控制符，是指能夠控制類別、成員變數、方法的使用權限的關鍵字。

在物件導向程式設計中，存取控制符是一個很重要的概念，可以使用它來保護對類別、變數、方法和建構方法的存取。

Java支援四種不同的存取權限：

public：公有的

被聲明為public的類別、方法、建構方法和介面能夠被任何其他類別存取。

如果幾個相互存取的public類別分佈在不用的套件中，則需要匯入對應public類別所在的套件。由於類別的繼承性，類別所有的公有方法和變數都能被其子類別繼承。

下面的方法使用了公有存取控制：

public static void main(String[] arguments) {
  // body of method
}

Java程式的main() 方法必須設定成公有的，否則，Java解釋器將無法運作該類別。
protected：受保護的

被聲明為protected的變數、方法和構造方法能被同一個套件中的任何其他類別訪問，也能夠被不同套件中的子類別存取。

protected存取修飾符不能修飾類別和接口，方法和成員變數能夠聲明為protected，但是接口的成員變數和成員方法不能宣告為protected。

子類別能存取protected修飾符聲明的方法和變量，這樣就能保護不相關的類別使用這些方法和變數。

下面的父類別使用了protected存取修飾符，子類別重載了父類別的bark()方法。

public class Dog{
  protected void bark() {
    System.out.println("汪汪，不要过来");
  }
}
class Teddy extends Dog{ // 泰迪
  void bark() {
    System.out.println("汪汪，我好怕，不要跟着我");
  }
}

如果把bark()方法宣告為private，那麼除了Dog之外的類別將不能存取該方法。如果把bark()宣告為public，那麼所有的類別都能夠存取該方法。如果我們只想讓該方法對其所在類別的子類別可見，則將該方法宣告為protected。 
private：私有的

私有存取修飾符是最嚴格的存取級別，所以被宣告為private的方法、變數和建構方法只能被所屬類別訪問，並且類別和介面不能聲明為private。

宣告為私有存取類型的變數只能透過類別中公用的Getter/Setter方法被外部類別存取。

private存取修飾符的使用主要用來隱藏類別的實作細節和保護類別的資料。

下面的類別使用了私有存取修飾符：

public class Dog{
  private String name;
  private int age;
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }
  public void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
}

範例中，Dog類別中的name、age變數為私有變量，所以其他類別不能直接得到並設定該變數的值。為了讓其他類別能夠操作該變量，定義了兩對public方法，getName()/setName() 和 getAge()/setAge()，它們用來取得和設定私有變數的值。

this 是Java中的一個關鍵字，本章會講到，你可以點擊 Java this關鍵字詳解 預覽。

在類別中定義存取私有變數的方法，習慣上是這樣命名的：在變數名稱前面加上“get”或“set”，並將變數的首字母大寫。例如，取得私有變數 name 的方法為 getName()，而設定 name 的方法為 setName()。這些方法經常使用，也有了特定的稱呼，稱為 Getter 和 Setter 方法。
預設的：不使用任何關鍵字

不使用任何修飾符聲明的屬性和方法，對同一個包內的類別是可見的。介面裡的變數都隱式宣告為public static final，而介面裡的方法預設存取權限為public。

如下例所示，類別、變數和方法的定義沒有使用任何修飾符：

class Dog{
  String name;
  int age;
  
  void bark(){ // 汪汪叫
    System.out.println("汪汪，不要过来");
  }
  void hungry(){ // 饥饿
    System.out.println("主人，我饿了");
  }
}

存取控制和繼承

請注意以下方法繼承（繼承概念的讀者可以跳過這裡，或者點擊Java繼承與多型預覽）的規則：
父類別中宣告為public的方法在子類別中也必須為public。
父類別中宣告為protected的方法在子類別中要麼宣告為protected，要麼宣告為public。不能聲明為private。
父類別中預設修飾符宣告的方法，能夠在子類別中宣告為private。
父類別中宣告為private的方法，不能夠被繼承。
如何使用存取控制符

存取控制符可以讓我們很方便的控製程式碼的權限：
當需要讓自己寫的類別被所有的其他類別存取時，就可以將類別的存取控制符宣告為 public。
當需要讓自己的類別只能被自己的套件中的類別存取時，就可以省略存取控制符。
當需要控制一個類別中的成員資料時，可以將這個類別中的成員資料存取控制符設定為 public、protected，或省略。

Java變數的作用域
在Java中，變數的作用域分為四個層級：類別層級、物件實例層級、方法層級、區塊層級。

类级变量又称全局级变量或静态变量，需要使用static关键字修饰，你可以与 C/C++ 中的 static 变量对比学习。类级变量在类定义后就已经存在，占用内存空间，可以通过类名来访问，不需要实例化。

对象实例级变量就是成员变量，实例化后才会分配内存空间，才能访问。

方法级变量就是在方法内部定义的变量，就是局部变量。

块级变量就是定义在一个块内部的变量，变量的生存周期就是这个块，出了这个块就消失了，比如 if、for 语句的块。块是指由大括号包围的代码，例如：

{
  int age = 3;
  String name = "www.weixueyuan.net";
  // 正确，在块内部可以访问 age 和 name 变量
  System.out.println( name + "已经" + age + "岁了");
}
// 错误，在块外部无法访问 age 和 name 变量
System.out.println( name + "已经" + age + "岁了");

说明：
方法内部除了能访问方法级的变量，还可以访问类级和实例级的变量。
块内部能够访问类级、实例级变量，如果块被包含在方法内部，它还可以访问方法级的变量。
方法级和块级的变量必须被显示地初始化，否则不能访问。

演示代码：

public class Demo{
public static String name = "微学苑"; // 类级变量
public int i; // 对象实例级变量
// 属性块，在类初始化属性时候运行
{
int j = 2;// 块级变量
}
public void test1() {
int j = 3; // 方法级变量
if(j == 3) {
int k = 5; // 块级变量
}
// 这里不能访问块级变量，块级变量只能在块内部访问
System.out.println("name=" + name + ", i=" + i + ", j=" + j);
}
public static void main(String[] args) {
// 不创建对象，直接通过类名访问类级变量
System.out.println(Demo.name);
 
// 创建对象并访问它的方法
Demo t = new Demo();
t.test1();
}
}

运行结果：

微学苑
name=微学苑, i=0, j=3

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