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1.3 实现方案的隐藏

为方便后面的讨论,让我们先对这一领域的从业人员作一下分类。从根本上说,大致有两方面的人员涉足面向对象的编程:“类创建者”(创建新数据类型的人)以及“客户程序员”(在自己的应用程序中采用现成数据类型的人;注释④)。对客户程序员来讲,最主要的目标就是收集一个充斥着各种类的编程“工具箱”,以便快速开发符合自己要求的应用。而对类创建者来说,他们的目标则是从头构建一个类,只向客户程序员开放有必要开放的东西(接口),其他所有细节都隐藏起来。为什么要这样做?隐藏之后,客户程序员就不能接触和改变那些细节,所以原创者不用担心自己的作品会受到非法修改,可确保它们不会对其他人造成影响。

④:感谢我的朋友Scott Meyers,是他帮我起了这个名字。

“接口”(Interface)规定了可对一个特定的对象发出哪些请求。然而,必须在某个地方存在着一些代码,以便满足这些请求。这些代码与那些隐藏起来的数据便叫作“隐藏的实现”。站在程式化程序编写(Procedural Programming)的角度,整个问题并不显得复杂。一种类型含有与每种可能的请求关联起来的函数。一旦向对象发出一个特定的请求,就会调用那个函数。我们通常将这个过程总结为向对象“发送一条消息”(提出一个请求)。对象的职责就是决定如何对这条消息作出反应(执行相应的代码)。

对于任何关系,重要一点是让牵连到的所有成员都遵守相同的规则。创建一个库时,相当于同客户程序员建立了一种关系。对方也是程序员,但他们的目标是组合出一个特定的应用(程序),或者用您的库构建一个更大的库。

若任何人都能使用一个类的所有成员,那么客户程序员可对那个类做任何事情,没有办法强制他们遵守任何约束。即便非常不愿客户程序员直接操作类内包含的一些成员,但倘若未进行访问控制,就没有办法阻止这一情况的发生——所有东西都会暴露无遗。

有两方面的原因促使我们控制对成员的访问。第一个原因是防止程序员接触他们不该接触的东西——通常是内部数据类型的设计思想。若只是为了解决特定的问题,用户只需操作接口即可,毋需明白这些信息。我们向用户提供的实际是一种服务,因为他们很容易就可看出哪些对自己非常重要,以及哪些可忽略不计。

进行访问控制的第二个原因是允许库设计人员修改内部结构,不用担心它会对客户程序员造成什么影响。例如,我们最开始可能设计了一个形式简单的类,以便简化开发。以后又决定进行改写,使其更快地运行。若接口与实现方法早已隔离开,并分别受到保护,就可放心做到这一点,只要求用户重新链接一下即可。

Java采用三个显式(明确)关键字以及一个隐式(暗示)关键字来设置类边界:public,private,protected以及暗示性的friendly。若未明确指定其他关键字,则默认为后者。这些关键字的使用和含义都是相当直观的,它们决定了谁能使用后续的定义内容。“public”(公共)意味着后续的定义任何人均可使用。而在另一方面,“private”(私有)意味着除您自己、类型的创建者以及那个类型的内部函数成员,其他任何人都不能访问后续的定义信息。private在您与客户程序员之间竖起了一堵墙。若有人试图访问私有成员,就会得到一个编译期错误。“friendly”(友好的)涉及“包装”或“封装”(Package)的概念——即Java用来构建库的方法。若某样东西是“友好的”,意味着它只能在这个包装的范围内使用(所以这一访问级别有时也叫作“包装访问”)。“protected”(受保护的)与“private”相似,只是一个继承的类可访问受保护的成员,但不能访问私有成员。继承的问题不久就要谈到。