为什么Java中的实例变量总是私有的？

Question

我是 Java 新手，正在学习封装，并看到了一个实例变量在类中声明为私有的示例。

http://www.tutorialspoint.com/java/java_encapsulation.htm

我有 2 个查询:

1. 为什么实例变量是私有的？为什么不公开？
2. 如果实例变量公开并直接访问怎么办？我们看到任何限制吗？

你能用一个例子解释一下如果在 Java 的类中将实例变量声明为 public 会出现什么问题吗？

Answer 1

实例变量被设为私有，以强制这些类的用户使用方法来访问它们。
在大多数情况下，有简单的 getter 和 setter，但也可以使用其他方法。

例如，使用方法可以将访问限制为只读，即如果没有设置器，则可以读取字段但不能写入字段。如果该领域是公开的，这是不可能的。

此外，您可以为字段访问添加一些检查或转换，这对于公共字段的普通访问是不可能的。如果某个字段是公共的，并且您稍后希望通过某种执行附加检查等的方法强制所有访问，则必须更改该字段的所有用法。如果将其设为私有，则只需稍后更改访问方法即可。

如果phone是私有的：

考虑这种情况：

class Address {
  private String phone;

  public void setPhone(String phone) {
    this.phone = phone;
  }
}

//access:
Address a = new Address();
a.setPhone("001-555-12345");

如果我们从这样的类开始，然后需要对phoneNumber执行检查（例如一些最小长度，数字仅等）您只需更改设置器：

class Address {
  private String phone;

  public void setPhone(String phone) {
    if( !isValid( phone) ) { //the checks are performed in the isValid(...) method
     throw new IllegalArgumentException("please set a valid phone number");
    }

    this.phone = phone;
  }
}

//access:
Address a = new Address();
a.setPhone("001-555-12345"); //access is the same

如果 phone 是公开的：

有人可以像这样设置 phone 而您不能采取任何措施：

Address a = new Address();
a.phone="001-555-12345";

如果您现在想要强制执行验证检查您必须将其设为私有，并且无论谁编写了上述行，都必须将第二行更改为：

a.setPhone("001-555-12345");

因此，您不能在不破坏其他代码的情况下添加检查（它将不再编译）。

此外，如果您通过方法访问类的所有字段/属性，则可以保持访问一致，并且用户不必担心该属性是存储的（即实例字段）还是计算的（只有方法而没有实例字段） ）。

Answer 2

它们不一定是私有的，但它们应该是私有的。字段是一个实现细节 - 因此您应该将其保持私有。如果您想允许用户获取或设置其值，您可以使用属性来执行此操作（获取和设置方法） - 这可以让您安全地执行此操作（例如验证输入）并且还允许您更改实现细节（例如，将一些值委托给其他对象等）而不失去向后兼容性。

Answer 3

首先，并非所有实例变量都是私有的。其中一些受到保护，仍然保留了封装性。

封装的总体思想是类不应该暴露其内部状态。它应该只使用它来执行它的方法。原因是每个类都有一个所谓的“状态空间”。即，其字段的一组可能值。它可以控制其状态空间，但如果它公开它，其他人可能会将其置于无效状态。

例如，如果您有两个布尔字段，并且该类仅在 3 种情况下才能正常运行：[false, false]、[false, true] 和 [true, false]。如果将字段设为公共，则另一个对象可以在不知道内部约束的情况下设置 [true, true]，并且在原始对象上调用的 next 方法将触发意外结果。

Answer 4

将实例变量设置为公共或私有是一种设计权衡
设计者在声明类时制作。通过制作实例
变量 public，您公开类实现的详细信息，
从而提供更高的效率和简洁的表达
阻碍未来维护工作的可能费用。经过
隐藏类内部实现的细节，你有
未来有可能改变班级的实施
不会破坏任何使用该类的代码。

Oracle 白皮书

Answer 5

就像几个回答者已经指出的那样，实例变量不必是 private，但它们通常至少不设为 public，以便保留封装。

我在（我认为）《清洁代码》中看到了一个例子，它很好地说明了这一点。如果我没记错的话，它是一个复数（如 a+bi）类型；无论如何，非常类似的事情，我手边没有这本书。它公开了获取实部和虚部值的方法以及设置实例值的方法。这样做的最大好处是，它允许完全替换实现，而不会破坏代码的任何使用者。例如，复数可以以两种形式之一存储：作为复平面上的坐标 (a+bi)，或以极坐标形式（φ 和 |z|）。将内部存储格式保留为实现细节允许您来回更改，同时仍然在两种形式上公开数字，从而让类的用户选择对他们当前正在执行的操作更方便的方式。

在其他情况下，您可能有一组相关字段，例如如果字段 y 落在给定范围内，则字段 x 必须具有某些属性。一个简单的例子是，对于数值和某个任意值 z，x 必须在 y 到 y+z 范围内。通过公开访问器和修改器，您可以强制两个值之间的这种关系；如果您直接公开实例变量，则不变量会立即崩溃，因为您无法保证某人不会设置一个而不是另一个，或者设置它们以使不变量不再成立。

当然，考虑到反射，仍然有可能访问您不应该访问的成员，但是如果有人反映您的类来访问私有成员，他们最好意识到他们所做的事情很可能会破坏事情。如果他们使用公共接口，他们可能会认为一切都很好，然后他们最终会遇到令人讨厌的错误，因为他们在不知不觉中没有完全遵守特定实现的实现细节。

Answer 6

在传统的面向对象设计中，类将封装数据（变量）和行为（方法）。拥有私有数据将为您提供如何实现行为的灵活性，例如，一个对象可以存储一个值列表，并具有一个 getAverage() 方法来计算并返回这些值的平均值。稍后，您可以在类中优化和缓存计算出的平均值，但契约（即方法）不需要更改。

在过去的几年里，使用贫血数据模型变得越来越流行（无论好坏），其中类只不过是一堆字段和相应的 getter 和 setter。我认为，在这种设计中，使用公共字段会更好，因为 getter 和 setter 没有提供真正的封装，而只是愚弄你，让你认为你正在做真正的面向对象。

更新：问题链接中给出的示例是这种退化封装的完美示例。我意识到作者试图提供一个简单的示例，但这样做未能传达封装的任何真正好处（至少在示例代码中没有）。

Answer 7

1. 因为如果您更改类的结构（删除字段等）；它会导致错误。但是，如果您有一个 getX() 方法，您可以在那里计算所需的值（如果字段被删除）。

2. 您遇到的问题是，该类不知道某些内容是否已更改，并且无法保证完整性。

Answer 8

如上所述，保持字段私有有很多优点。
下一个最佳级别是使用 java 默认访问级别将它们保持为包私有。

默认级别可避免您自己的代码混乱，并防止代码的客户端设置无效值。

Answer 9

的 We 类用户

对于使用 eclipse、netbins 等 ide ......
看到它建议我们使用公共方法，因此如果类的创建者为私有实例变量提供 getter 和 setter，则您不必记住变量的名称。只需编写 set 按 ctrl+space 即可获取该类的创建者创建的所有 setter 方法，并选择所需的方法来设置变量值。

对于类的创建者

有时您需要指定一些逻辑来设置变量值。
“假设你有一个应该存储 0 的整数变量