Effective Java 第15条：Java封装最佳实践与访问控制避坑指南

信息隐藏，或称封装，是构建健壮、灵活且易于维护的软件系统的基石。其核心在于尽可能地限制内部细节的暴露，通过精心设计的 API 与外界通信，从而有效降低模块间的耦合度。

核心原则

设计每个类及其成员时，应遵循一条黄金法则：在满足功能需求的前提下，尽可能使用最严格的访问级别。这意味着，如果一个成员能被设为 private，就绝不设为 包级私有；如果能用 包级私有 解决，就无需公开为 public。

严格限制访问权限的本质是实现封装。它隐藏了复杂的实现细节，使得组件之间的交互仅通过定义良好的接口进行。这不仅降低了系统不同部分的相互依赖，也使得单个模块的独立开发、测试与优化成为可能，是现代Java大型项目可维护性的关键。

访问控制级别详解（从严格到宽松）

Java 提供了四个明确的访问控制级别：

• private：仅在声明该成员的顶层类内部可见。
• 包级私有 (package-private)：默认级别。在同一个包（package）内可见。
• protected：在同一个包内以及所有子类中可见。
• public：在任何地方都可见。

一个实用的决策流程是：声明任何成员时，都先从 private 级别开始考虑。只有当确有必要扩大其可见范围时，才逐步放宽至 package-private -> protected -> public。这是一种防御性的设计习惯。

关键设计要点

1. 顶层类与接口的访问性

一个顶层的类或接口只有两种选择：public 或 包级私有。 如果一个类仅被同一包中的其他类使用，那么将其设为包级私有是明智之举。这样做赋予了开发者极大的自由度，可以随时修改其内部实现，甚至直接删除它，而无需担心对外部客户端代码造成破坏性影响。

2. 类成员（字段、方法、嵌套类）的访问性

实例字段决不能声明为 public。 将字段公开暴露，意味着你彻底放弃了对该字段值的约束能力，也无法在值被修改时执行任何额外的逻辑（如验证或通知）。同时，这也会严重破坏封装性，影响线程安全。此规则同样适用于静态字段。

不过，存在一个合理的例外：公有静态 final 字段常被用于暴露常量。但必须确保这些常量要么是基本类型的值，要么是指向不可变对象的引用。对于可变对象，即使引用被 final 修饰，其内部状态仍可能被更改，从而引发安全隐患。

// 推荐做法：暴露不可变视图
public static final String CONSTANT_VALUE = "Hello";

private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... };
// 通过不可修改的列表视图对外提供访问
public static final List<Thing> VALUES = 
    Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(PRIVATE_VALUES));

// 危险做法：数组内容可被客户端修改
// public static final Thing[] VALUES = { ... };

// 安全做法1：返回数组的防御性拷贝
private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... };
public static final Thing[] values() {
    return PRIVATE_VALUES.clone();
}

// 安全做法2：返回不可变列表视图（同上）

3. Java 9+ 模块系统的增强

自 Java 9 引入模块系统后，访问控制增加了一个更强大的层次。即使一个类被声明为 public，如果它所在的包未被其所属模块导出（exports）到客户端模块，那么该类对客户端而言依然是不可见的。这为信息隐藏提供了比包级私有更严格的保护机制，是构建更安全、更清晰架构的重要工具。

为何要坚持最小化可访问性？

遵循这一原则能带来诸多长期收益：

• 降低耦合：减少了系统组件间的相互依赖，使它们更加独立。
• 提升可维护性：修改被良好封装的代码时，影响范围被严格限定，降低了出错风险和理解成本。
• 增强健壮性与性能：你拥有对类内部状态的完全控制权，可以自由地进行优化、添加缓存或执行不变性检查。
• 促进并行开发：只要公有 API 保持稳定，各个模块就可以由不同的团队独立开发和测试，提升开发效率。这些原则是构建高可用、易扩展系统的软件设计基础。