Разграничение доступа в Java
Уровень доступа элемента языка является статическим свойством, задается на уровне кода и всегда проверяется во время компиляции. Попытка обратиться к закрытому элементу вызовет ошибку.
В Java модификаторы доступа указываются для:
- типов (классов и интерфейсов) объявления верхнего уровня;
- элементов ссылочных типов (полей, методов, внутренних типов);
- конструкторов классов.
Как следствие, массив также может быть недоступен в том случае, если недоступен тип, на основе которого он объявлен.
Все четыре уровня доступа имеют только элементы типов и конструкторы. Это:
- public;
- private;
- protected;
- если не указан ни один из этих трех типов, то уровень доступа определяется по умолчанию (default).
Первые два из них уже были рассмотрены. Последний уровень (доступ по умолчанию) упоминался в прошлой лекции – он допускает обращения из того же пакета, где объявлен и сам этот класс. По этой причине пакеты в Java являются не просто набором типов, а более структурированной единицей, так как типы внутри одного пакета могут больше взаимодействовать друг с другом, чем с типами из других пакетов.
Наконец, protected дает доступ наследникам класса. Понятно, что наследникам может потребоваться доступ к некоторым элементам родителя, с которыми не приходится иметь дело внешним классам.
Однако описанная структура не позволяет упорядочить модификаторы доступа так, чтобы каждый следующий строго расширял предыдущий. Модификатор protected может быть указан для наследника из другого пакета, а доступ по умолчанию допускает обращения из классов-ненаследников, если они находятся в том же пакете. По этой причине возможности protected были расширены таким образом, что он включает в себя доступ внутри пакета. Итак, модификаторы доступа упорядочиваются следующим образом (от менее открытых – к более открытым):
private (none) default protected public
Эта последовательность будет использована далее при изучении деталей наследования классов.
Теперь рассмотрим, какие модификаторы доступа возможны для различных элементов языка.
- Пакеты доступны всегда, поэтому у них нет модификаторов доступа (можно сказать, что все они public, то есть любой существующий в системе пакет может использоваться из любой точки программы).
- Типы (классы и интерфейсы) верхнего уровня объявления. При их объявлении существует всего две возможности: указать модификатор public или не указывать его. Если доступ к типу является public, то это означает, что он доступен из любой точки кода. Если же он не public, то уровень доступа назначается по умолчанию: тип доступен только внутри того пакета, где он объявлен.
- Массив имеет тот же уровень доступа, что и тип, на основе которого он объявлен (естественно, все примитивные типы являются полностью доступными).
- Элементы и конструкторы объектных типов. Обладают всеми четырьмя возможными значениями уровня доступа. Все элементы интерфейсов являются public.
Для типов объявления верхнего уровня нет необходимости во всех четырех уровнях доступа. Private-типы образовывали бы закрытую мини-программу, никто не мог бы их использовать. Типы, доступные только для наследников, также не были признаны полезными.
Разграничения доступа сказываются не только на обращении к элементам объектных типов или пакетов (через составное имя или прямое обращение), но также при вызове конструкторов, наследовании, приведении типов. Импортировать недоступные типы запрещается.
Проверка уровня доступа проводится компилятором. Обратите внимание на следующие примеры:
public class Wheel { private double radius; public double getRadius() { return radius; } }
Значение поля radius недоступно снаружи класса, однако открытый метод getRadius() корректно возвращает его.
Рассмотрим следующие два модуля компиляции:
package first;
// Некоторый класс Parent public class Parent { }
package first;
// Класс Child наследуется от класса Parent, // но имеет ограничение доступа по умолчанию class Child extends Parent { }
public class Provider { public Parent getValue() { return new Child(); } }
К методу getValue() класса Provider можно обратиться и из другого пакета, не только из пакета first, поскольку метод объявлен как public. Данный метод возвращает экземпляр класса Child, который недоступен из других пакетов. Однако следующий вызов является корректным:
package second;
import first.*;
public class Test { public static void main(String s[]) { Provider pr = new Provider(); Parent p = pr.getValue(); System.out.println(p.getClass().getName()); // (Child)p - приведет к ошибке компиляции! } }
Результатом будет:
first.Child
То есть на самом деле в классе Test работа идет с экземпляром недоступного класса Child, что возможно, поскольку обращение к нему делается через открытый класс Parent. Попытка же выполнить явное приведение вызовет ошибку. Да, тип объекта "угадан" верно, но доступ к закрытому типу всегда запрещен.
Следующий пример:
public class Point { private int x, y;
public boolean equals(Object o) { if (o instanceof Point) { Point p = (Point)o; return p.x==x && p.y==y; } return false; } }
В этом примере объявляется класс Point с двумя полями, описывающими координаты точки. Обратите внимание, что поля полностью закрыты – private. Далее попытаемся переопределить стандартный метод equals() таким образом, чтобы для аргументов, являющихся экземплярами класса Point, или его наследников (логика работы оператора instanceof), в случае равенства координат возвращалось истинное значение. Обратите внимание на строку, где делается сравнение координат,– для этого приходится обращаться к private-полям другого объекта!
Тем не менее, такое действие корректно, поскольку private допускает обращения из любой точки класса, независимо от того, к какому именно объекту оно производится.
Другие примеры разграничения доступа в Java будут рассматриваться по ходу курса.
