面试题：Java中不同访问修饰符对类可见性的影响

Question

请阐述Java中public、protected、default（包访问权限）和private这几种访问修饰符修饰类时，其可见性的具体规则，并举例说明在不同包结构下，不同修饰符修饰的类如何被访问。

Answer 1

1. 访问修饰符修饰类时的可见性规则

• public：被public修饰的类具有最大的访问权限，对所有包中的所有类都可见。任何其他类，无论在同一个包还是不同包中，只要能找到该类的字节码文件，就可以访问它。
• protected：protected不能修饰顶级类（即直接定义在包下的类），只能修饰内部类。如果修饰内部类，它的访问权限比包访问权限（default）更宽泛一些，除了同包内的类可以访问，不同包中该类的子类也可以访问。
• default（包访问权限）：当类没有显式使用任何访问修饰符时，就具有包访问权限。具有包访问权限的类只能被同一个包中的其他类访问，不同包中的类无法访问。
• private：private同样不能修饰顶级类，只能修饰内部类。被private修饰的内部类只能在其外部类内部被访问，其他任何类（包括同一个包中的其他类）都无法访问。

2. 不同包结构下的访问示例

假设我们有以下包结构：

com
├── example
│   ├── ParentPackage
│   │   ├── ParentClass.java
│   │   └── OtherClassInSamePackage.java
│   └── ChildPackage
│       └── ChildClass.java

2.1 public修饰的类

ParentClass.java

package com.example.ParentPackage;

public class ParentClass {
    public void publicMethod() {
        System.out.println("This is a public method in ParentClass.");
    }
}

ChildClass.java

package com.example.ChildPackage;
import com.example.ParentPackage.ParentClass;

public class ChildClass {
    public static void main(String[] args) {
        ParentClass parent = new ParentClass();
        parent.publicMethod();
    }
}

在上述示例中，ChildClass在不同包com.example.ChildPackage中可以通过导入com.example.ParentPackage.ParentClass来访问public修饰的ParentClass及其public方法。

2.2 default修饰的类（包访问权限）

OtherClassInSamePackage.java

package com.example.ParentPackage;

class OtherClassInSamePackage {
    void accessDefaultClass() {
        ParentClass parent = new ParentClass();
        parent.publicMethod();
    }
}

如果ParentClass没有public修饰符，而是默认的包访问权限，OtherClassInSamePackage在同一个包com.example.ParentPackage中可以访问ParentClass及其public方法。但ChildClass在不同包中就无法访问ParentClass。

2.3 protected修饰内部类的示例

ParentClass.java

package com.example.ParentPackage;

public class ParentClass {
    protected static class InnerProtectedClass {
        void innerMethod() {
            System.out.println("This is an inner method of InnerProtectedClass.");
        }
    }
}

ChildClass.java

package com.example.ChildPackage;
import com.example.ParentPackage.ParentClass;

public class ChildClass extends ParentClass {
    public static void main(String[] args) {
        ParentClass.InnerProtectedClass inner = new ChildClass().new InnerProtectedClass();
        inner.innerMethod();
    }
}

这里InnerProtectedClass是ParentClass的内部类且被protected修饰，ChildClass作为ParentClass的子类，虽然在不同包，但仍可以访问InnerProtectedClass。

2.4 private修饰内部类的示例

ParentClass.java

package com.example.ParentPackage;

public class ParentClass {
    private static class InnerPrivateClass {
        void innerMethod() {
            System.out.println("This is an inner method of InnerPrivateClass.");
        }
    }

    public void accessInnerPrivateClass() {
        InnerPrivateClass inner = new InnerPrivateClass();
        inner.innerMethod();
    }
}

在ParentClass外部，即使在同一个包中，其他类也无法访问InnerPrivateClass。只有ParentClass自身的方法accessInnerPrivateClass可以访问InnerPrivateClass。