Java 學會封裝就靠這篇：訪問修飾詞完整解析（含設計模式範例）【Thinking in Java筆記(5-2)】

在物件導向程式設計中，封裝（Encapsulation） 是一個超級核心概念。透過封裝，我們可以把資料和方法包裝進類別裡，並對外「藏好」內部實作細節。這樣不僅保護了資料，也避免外部程式碼亂入亂搞

Java 提供了幾種訪問權限修飾詞，讓我們可以精確控制類別和成員的可見性，進而提升程式碼的安全性與可維護性

訪問權限控制與封裝

訪問權限的控制常被稱為具體實作的隱藏。這部分就像設定你家門的鎖，有些房間大家都能進，有些只有自己能進，還有些只能讓特定朋友進

控制範圍的設定

• 設定權限邊界：將存取控制設定在類別內部，確保只有被允許的部分對外可見
• 分離介面與實作：客戶端（也就是使用你程式碼的其他開發者）只能透過你開放的介面互動，不會碰到你程式的內臟

想像一台咖啡機：你只按按鈕，它就泡咖啡，至於裡面怎麼加熱水、怎麼磨豆，不重要也不該知道

建議的成員排序方式

為了讓閱讀更流暢，建議使用以下排序方式來定義類別中的方法與變數：

public class OrganizedByAccess {
    // Public methods - 對外開放的
    public void pub1() { /* ... */ }
    public void pub2() { /* ... */ }
    public void pub3() { /* ... */ }

    // Protected methods - 給繼承用的
    protected void prot1() { /* ... */ }

    // Package-private methods (no modifier) - 沒有寫修飾詞的
    void pack1() { /* ... */ }

    // Private methods - 只在自己家裡用
    private void priv1() { /* ... */ }
    private void priv2() { /* ... */ }
    private void priv3() { /* ... */ }

    // Private fields - 私人變數
    private int i;
    // ...
}

這樣從上往下看，使用者會先看到對他們最有用的部分，不會一開始就看到不相關的內部程式邏輯

類別的訪問權限設定

類別能設的權限有哪些？

在 Java 中，類別本身的訪問權限只允許：

• public：大家都能用
• 預設（什麼都不寫）：只有同一個 package 裡的類別能用

在 Java 中，訪問權限修飾詞不僅可以應用於類別的成員，也可以用來控制整個類別的可見性

要控制某個類別的訪問權限，修飾詞需放在 class 關鍵字之前

範例：公開類別 Widget

package access;

public class Widget {}

使用者可以這樣使用：

import access.Widget;
// 或簡單一點：
import access.*;

• 一個檔案只能有一個 public 類別
• public 類別名稱要和檔案名稱一模一樣（大小寫也要對！）
• 如果沒有 public 類別，檔案名稱就可以比較自由一點

範例: 使用 private 建構子的類別

在開始看這段範例之前，先補充一個很容易踩到的雷：類別不能被宣告為 private 或 protected，除非它是內部類別（nested class）

這是 Java 的語言規則，目的是避免你把整個類別藏起來讓誰都不能用。如果你真的需要那種行為，那請把它寫在另一個類別裡當作「內部秘密武器」

class Soup1 {
  private Soup1() {}
  // (1) Allow creation via static method:
  public static Soup1 makeSoup() {
    return new Soup1();
  }
}

class Soup2 {
  private Soup2() {}
  // (2) Create a static object and return a reference
  // upon request.(The "Singleton" pattern):
  private static Soup2 ps1 = new Soup2();
  public static Soup2 access() {
    return ps1;
  }
  public void f() {}
}

// Only one public class allowed per file:
public class Lunch {
  void testPrivate() {
    // Can't do this! Private constructor:
    //! Soup1 soup = new Soup1();
  }
  void testStatic() {
    Soup1 soup = Soup1.makeSoup();
  }
  void testSingleton() {
    Soup2.access().f();
  }
}

小知識：這邊用了兩種技巧（以及為什麼你應該在乎）

對很多初學者來說，什麼「工廠模式」、「單例模式」聽起來都像是大公司開會才會講的 buzzword。但其實它們背後都是很實際的做法，是你寫久了就會發現：「啊，這樣真的比較不容易出錯」

我們這邊看到的兩種設計技巧，都是為了讓物件建立的過程變得更安全、更有控制性：

• Soup1：用靜態方法 makeSoup() 來幫忙建構實例。這就是傳說中的工廠方法模式（Factory Method Pattern）。想像你要喝湯，但不能自己煮，要請「湯工廠」幫你煮一碗給你。你不能 new，只能按鈕叫出來，這樣可以控管建構流程，也方便之後改邏輯
• Soup2：用 Singleton（單例模式）保證只會有一個實例。這像是你整個應用程式裡只有一個指揮中心，負責管理湯的供應。你不希望每次叫湯都蓋一個新湯廠，只想用同一間湯工廠處理所有需求。這種模式常見於日誌記錄器、設定管理器、資料庫連線等等

這些技巧的核心概念是：你不能隨便 new，必須透過我定義好的方式來獲得物件。這樣做可以避免錯誤使用、增加可維護性、並且讓你未來要改建構邏輯時，不會影響所有使用者的程式碼

預設（package-private）訪問權限

如果你什麼修飾詞都不寫，那就是 package-private

這是 Java 預設的類別與成員的訪問權限，意思是同一個 package 裡的類別可以看見、使用這個類別或方法，但其他 package 就看不到了

初學者很容易忽略這一點，因為不像 public 或 private 一樣明顯地寫出來。但是這種預設值在實際開發中常常是有意義的：

例如你在設計一組工具類別，這些工具只會在這個 package 裡面用到，根本不需要對外開放。這時候就不用特別寫修飾詞，讓它維持 package-private 就好

這有點像是公司裡的內部備忘錄，你的部門能看，其他部門不要來亂看。這樣做的好處是可以避免被外部誤用，讓程式碼更有界線感

就算你的類別是 package-private，它的 public static 方法還是可以被叫到，只是沒辦法 new 它的實體

小結

學會使用 Java 的訪問權限修飾詞，不只是寫出能跑的程式，而是寫出「預期別人會讀、會維護、會合作開發」的程式碼。這些權限設定看起來像語法細節，但實際上就是你為自己的程式碼架起防火牆、設下邊界

當你寫 private，你是在說：「這東西我自己用就好，別碰」 當你寫 public，你是在說：「這是我對外的保證，你可以放心使用」 而預設的 package-private，就是說：「你是我同一組的，那就給你看一點內部機密」

懂得這些設定不只是技術層面，也代表你開始理解「軟體設計」背後的思維：誰應該知道什麼？誰不該干涉什麼？你的程式不只要能跑，還要能合作、能擴充、能被信任

所以下次你寫一個類別或方法前，先想一下：「這個別人真的需要看到嗎?」如果答案是「不」，那就勇敢地加上 private。因為會藏東西的程式，才是長久之計