面试题：Java类的访问修饰符之高级难度题

Question

假设你正在开发一个Java库，需要设计一组类，其中部分类和类成员需要提供给外部开发者使用，部分只能在库内部使用，还有部分只能在特定的继承体系内访问。请阐述如何合理运用访问修饰符来实现这种设计，并说明使用默认访问修饰符（即不写任何修饰符）时需要注意的问题。

Answer 1

1. 访问修饰符的使用
   • public：
     • 用于需要提供给外部开发者使用的类、方法和字段。例如，如果库中有一个核心的工具类Utils，其中的public static String formatText(String text)方法是希望外部开发者能够调用的，就将该类和方法声明为public。这样，其他任何包中的代码只要导入了这个库，就可以使用这个类和方法。
   • private：
     • 用于只能在库内部使用且只能在当前类中访问的类成员。比如，在一个复杂算法类ComplexAlgorithm中，有一个辅助计算的方法private int calculateInternalValue(int input)，这个方法只是为了在ComplexAlgorithm类内部辅助主要计算逻辑，不希望外部和其他内部类访问，就声明为private。
   • protected：
     • 用于只能在特定的继承体系内访问的类成员。假设库中有一个基类BaseDataProcessor，其中有一个protected void preprocessData(Data data)方法，这个方法希望子类能够重写并使用，但不希望外部其他无关类访问。那么子类AdvancedDataProcessor extends BaseDataProcessor就可以访问和重写这个方法。
   • 默认（不写修饰符）：
     • 用于只能在同一个包内访问的类、方法和字段。例如，在一个名为internal的包中有一些内部工具类，这些类和它们的成员只希望在internal包内被其他类使用，就可以使用默认访问修饰符。这样，不同包中的外部开发者无法访问，而同一个包内的其他类可以正常使用。
2. 使用默认访问修饰符的注意事项
   • 包结构的紧密关联性：使用默认访问修饰符意味着类成员的访问范围被限制在包内。这就要求包内的类之间有紧密的逻辑联系，因为它们可以相互访问彼此的默认访问成员。如果包结构设计不合理，可能导致一些不应该相互访问的类之间产生不必要的依赖。
   • 潜在的访问风险：虽然默认访问修饰符限制了访问范围，但如果库的使用者不小心将他们的类放在了与库内部类相同的包中，就可能意外地访问到这些本应库内使用的成员。为了避免这种情况，库开发者应该尽量使用唯一的包名，并遵循良好的Java包命名规范（例如使用反向域名）。同时，在文档中明确说明库内部包和成员的使用限制，提醒外部开发者不要将他们的类放入库的内部包中。