冒號和他的學生們
26．訪問控制
夫輕諾必寡信，多易必多難 ——《老子·德經》
問號提問：“信息隱藏是否專指用private來控制訪問？”
“這正是我們的下一個焦點。”冒號微頷，“訪問修飾符（access modifier）除了可以應用于類成員外，在Java和C#中還能應用于整個類。public類自然是公開的，而缺省的類在Java 和C#中分別僅對同一package和assembly開放。”
逗號不覺有異：“這有什么講究嗎？”
“當然。越是基本的語法越講究，也越容易被忽視。”冒號的嘴角漾著一絲微笑，“許多人在寫類時習慣上來就敲‘public class’，或者通過IDE自動生成類的雛形，缺省的一般都是public類。這樣看似無害，但絕非好習慣。事實上大多數類是不需要公開的，這是一種更高層次的信息隱藏。每個package或assembly，如果設計合理，應該是具有相關功能的類和接口的集合。其中不少只是內部使用的，毫無必要公諸于眾。”
引號了然于心：“這與對象封裝類似，既向客戶明確了接口類，又可消弭修改內部類對客戶的影響。”
嘆號仍心存疑慮：“OOP是鼓勵和支持重用的。好不容易開發出來的類卻深藏不露，豈不可惜？客戶也許一時用不上，但指不定以后會用上。”
“問得好！這也是大多數人的心理。按照你的邏輯，我同樣可以說：這個類的方法是好不容易開發出來的，藏起來太可惜了，統統public吧！”冒號惟妙惟肖地學著嘆號的神態和腔調，把眾人都逗樂了。
嘆號心欲辯而口難言。
“重用是令人興奮的，合理的重用既節省了開發時間，又節省了維護時間，代碼也顯得更簡潔優美，可謂一舉多得。但是——”冒號一轉話鋒，“過猶不及，過度追求重用也會造成濫用和誤用。一方面，開發者容易沉溺于局部重用的妙處而忽略整體的設計，淡忘所開發類最核心的職責；另一方面，一旦所重用的類或方法發生改變，所有的重用者均受牽連，先前節省的時間或許會加倍地償還。”
引號深有感觸地說：“難就難在如何把握這個度啊！”
“任何一門技藝到了高級階段，都是‘度’的學問。”冒號一如既往地推而廣之，“初級程序員的理想是為所欲為——能用編程解決一切問題；中級程序員的理想是盡善而為——追求最佳解決方案；高級程序員的理想是有所為有所不為——重在整體設計的選擇，能抵制局部技巧的誘惑；最高理想是無為而無不為——無論宏觀設計還是微觀實現，均非刻意選擇，卻自然合度。”
句號心念一動：“這四個階段可分別用四句廣告詞來代表：從全球通的‘我能’，到奧運會的‘更快、更高、更強’，到安踏的‘我選擇，我喜歡’，最后是馬爹利的‘心意有別，心中有度’。”
“到底是時尚小青年，我的推而廣之到你這兒變成了廣而告之啦。”冒號半夸半謔，“書歸正傳，我們再說說類成員的訪問修飾符。”
冒號在黑板上畫了一張表格——
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范圍" 語言
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C++
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Java
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C#
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無限制
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Public
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Public
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public
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子類或同一包
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無
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Protected
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protected internal
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同一類或子類
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Protected
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private protected（已棄用）
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protected
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同一包
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無
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package（缺省）
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internal
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同一類
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private（缺省）
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Private
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private（缺省）
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“其中public和private是兩個極端，一個沒有限制，一個僅限于同一類。Java和C#比C++多了個包（package或assembly）的概念，相應也多了package（缺省）和internal的修飾符。”冒號解說道，“值得注意的是，Java中的protected相當于C#的protected internal，不僅可被同類和子類訪問，還能被同一包內的任何類訪問。而C++和C#中的protected只能被同類和子類訪問，相當于Java中曇花一現的private protected。”
逗號急欲得知：“選擇這些修飾符有什么訣竅嗎？”
冒號回應：“一個基本原則是盡可能地使用限制性更強的修飾符。即使以后改變主意，再放寬限制也不遲。相反，將一個修飾符收窄就要顧忌對客戶的影響了。尤其是域成員，沒有特殊理由都應該是private的，除非類是一個用作儲存的具體數據類型或內部類（inner class）。在JDK源代碼中有不少package、proctected域成員甚至public域成員，絕不能以之為榜樣。順便說一句，C++和C#中缺省的成員修飾符是private，顯然比Java中缺省package更科學一些。”
問號刨根問底：“為什么特別強調域成員呢？”
冒號條分縷析：“域成員代表對象的狀態，從運行方面看，若外界隨意讀取和改動，將無法保證內在邏輯的一致性；從設計方面看，屬結構性信息，極易變化；從接口方面看，公開接口都是以方法而非域的形式出現的。這些都要求隱藏域成員。”
引號思路很清晰：“既然域成員一般都用private，那關鍵是如何選擇方法成員的訪問修飾符了。”
“如果將每個類看作一個服務者，它向不同范圍內的客戶承諾不同的服務，或者說提供了層次化的服務。以Java為例，每一個public方法成員即是向所有類提供的服務；protected方法成員對該類的子類和同一package下的類提供服務；默認的package方法成員僅對同一package下的類提供服務；private方法成員則只對該類本身提供服務。那么如何具體界定一個服務的范圍呢？大多時候這是一個偽問題。”說到這里，冒號有意停頓了一會，查看大家的反應。
眾人臉上果然滿是狐疑之色。
“因為合理設計的服務，其內容與范圍往往是密不可分的。一個服務如果已經設計好了，甚至已經實現了，而此時尚未決定其使用者的范圍，是否有些荒謬？當然，荒謬其實也是現實中的一種常態。”冒號語帶反諷，“作為一個抽象數據類型的類，其核心是抽象接口，因此首先應該設計公共接口，它們的修飾符自然都是public。如果該類是一個抽象類（abstract class）——此‘抽象’與抽象數據類型的‘抽象’意義有所不同，暫且不表——那么可能會有一些為其子類提供的服務，它們的修飾符自然該是protected。”
問號聽得仔細：“難道非抽象類就不能有protected的接口嗎？”
冒號回道：“從語法上說當然可以。但一般不建議繼承非抽象類，因而protected的意義就不大了。至于個中緣由，留待下節課再解釋。”
嘆號追問：“那package服務和private服務呢？”
冒號應答：“package一般作為library的單位，因此package方法成員存在的唯一理由是僅為該library服務，但這種情況相對少見。說到private方法成員，已談不上是真正的服務，純粹是實現細節。由于它的改動不會影響客戶，因此采用private訪問控制不需要任何理由，不采用它才需要理由。”
眾人聽得頻頻點頭。
冒號總結道：“從軟件應變的角度來看，訪問控制是對修改所帶來的副作用的控制。具體地說，如果修改僅僅涉及到private成員，那只要檢查該類的源代碼即可；如果修改涉及到package成員，只需檢查該類所在的package內的所有類。雖然這些類可能很多，但仍可控制，畢竟package是封閉的；如果修改涉及到protected成員，則不僅要檢查該類所在的package內的所有類，還需檢查該類的子類，如果該類本身是public，涉及的類可以超出該package的范圍，已難以真正掌控；如果修改涉及到public成員，那就意味著任何類都可能調用該接口，也就可能因此而無法編譯、運行和工作。因此訪問控制越松的成員，輻射范圍越廣，軟件重用的效率越高，承擔的責任越大，修改的代價也越大。成熟的程序員對public和protected接口的設計一定是慎之又慎，往往在其上花的功夫更甚于具體代碼的編寫。”
逗號似有些不服：“可是誰又能保證接口永遠不變呢？”
“所以Java和C#才分別提供了deprecated和obsolete以將方法標記為過時啊。”冒號笑言以對，“當然這是不得已而為之的下策，可以理解為設計者對使用者的一種致歉。”
見眾人并無共鳴，冒號心道：響鼓也需重錘，遂言：“看來你們感觸還不深，原因是缺乏一種關鍵的意識——客戶意識。客戶意識對一個程序員的重要性，絲毫不亞于對一個企業的重要性。”
逗號忍不住問：“您一再提到客戶，究竟什么是客戶？”
“這里的客戶當然不是一般所指的軟件終端消費者，而是指軟件中間消費者或重用者，即調用該軟件的代碼或代碼編寫者。”冒號作了個名詞解釋，“客戶意識的缺乏有幾種原因。首先，不是每個人都有機會開發大型、關鍵的軟件，許多程序員的客戶主要是他自己或少數幾個開發組成員，修改軟件影響到的代碼不多，影響到的人也不多，沒有真正吃過設計不當的苦頭。其次，開發庫和框架的人畢竟是少數，大多數人開發的代碼主要是自己調用或針對終端消費者的。即使他們寫了一些可重用的代碼，如果代碼質量不被認可，也可能無人采用。當一個人習慣于自彈自唱時，是很難培養客戶意識的。最后，正如我們在對象范式中指出的，過程式編程鼓勵自頂向下，而OOP鼓勵自底向上。顯然，頂是底的客戶。問題是許多OOP程序員仍習慣于過程式編程的風格，所設計的類或接口主要是調用其他的類或接口，而不是被調用。換句話說，他們設計的代碼主要角色是客戶，而不是客戶的服務者。”
一番理論令眾人心服口服。
引號關心地問：“如何培養客戶意識呢？”
“如果認識到客戶意識的重要性，培養起來并不難。”冒號帶著安慰的口吻，“謹記一點：輕諾者，必寡信。每一個public類、每一個非private成員，都是一份承諾。在沒有明確職責、沒有準備承擔變更后果之前，請采用最嚴格的訪問控制。有了客戶意識，才有接口責任感。千萬不要為追求廉價的重用而輕易擴大接口范圍，莫以自身之便而致客戶之不便，莫以一時之便而致長期之不便。另外，單元測試對培養客戶意識很有幫助。它不僅僅能發現程序的邏輯缺陷，還能發現程序的設計缺陷。因為測試代碼就是最典型的客戶代碼，它能讓你站客戶的角度重新審視自己的接口設計。”