类由一些数据和方法组成。目前，我们尚未说明的最重要的面向对象技术之一是，把数据隐藏在类中，只能通过方法获取。这种技术叫作封装(encapsulation)，因为它把数据(和内部方法)安全地密封在类这个“容器”中，只能由可信的用户(即这个类中的方法)访问。
为什么要这么做呢?最重要的原因是，隐藏类的内部实现细节。如果避免让程序员依赖这些细节，你就可以放心地修改实现，而无需担心会破坏使用这个类的现有代码。
你应该始终封装自己的代码。如果没有封装好，那么几乎无法推知并最终确认代码是否正确，尤其是在多线程环境中(而基本上所有 Java 程序都运行在多线程环境中)。
使用封装的另一个原因是保护类，避免有意或无意做了糊涂事。类中经常包含一些相互依赖的字段，而且这些字段的状态必须始终如一。如果允许程序员(包括你自己)直接操作这些字段，修改某个字段后可能不会修改重要的相关字段，那么类的状态就前后不一致了。然而，如果必须调用方法才能修改字段，那么这个方法可以做一切所需的措施，确保状态一致。类似地，如果类中定义的某些方法仅供内部使用，隐藏这些方法能避免这个类的用户调用这些方法。
封装还可以这样理解:把类的数据都隐藏后，方法就是在这个类的对象上能执行的唯一一种可能的操作。
只要小心测试和调试方法，就可以认为类能按预期的方式运行。然而，如果类的所有字段都可以直接操作，那么要测试的可能性根本数不完。
隐藏类的字段和方法还有一些次要的原因：
• 如果内部字段和方法在外部可见，会弄乱类的 API。让可见的字段尽量少，可以保持类的整洁，从而更易于使用和理解。
• 如果方法对类的使用者可见，就必须为其编写文档。把方法隐藏起来，可以节省时间和精力。
访问控制
Java 定义了一些访问控制规则，可以禁止类的成员在类外部使用。在一些示例中，你已经见过字段和方法声明中使用的 public 修饰符。这个 public 关键字，连同 protected和 private(还有一个特殊的)，是访问控制修饰符，为字段或方法指定访问规则。
1. 访问包
Java 语言不直接支持包的访问控制。访问控制一般在类和类的成员这些层级完成。
已经加载的包始终可以被同一个包中的代码访问。一个包在其他包中是否能访问，取决于这个包在宿主系统中的部署方式。例如，如果组成包的类文件存储在一个目录中，那么用户必须能访问这个目录和其中的文件才能访问包。
2. 访问类
默认情况下，顶层类在定义它的包中可以访问。不过，如果顶层类声明为 public，那么在任何地方都能访问。
嵌套类是定义为其他类的成员的类。因为这种内部类是某个类的成员，因此也遵守成员的访问控制规则。
3. 访问成员
类的成员在类的主体里始终可以访问。默认情况下，在定义这个类的包中也可以访问成员。这种默认的访问等级一般叫作包访问。这只是四个可用的访问等级中的一个。其他三个等级使用 public、protected 和 private 修饰符定义。下面是使用这三个修饰符的示例代码:
下述访问规则适用于类的成员：
1 类中的所有字段和方法在类的主体里始终可以使用。
2 如果类的成员使用 public 修饰符声明，那么可以在能访问这个类的任何地方访问这个成员。这是限制最松的访问控制类型。
3 如果类的成员声明为 private，那么除了在类内部之外，其他地方都不能访问这个成员。这是限制最严的访问控制类型。
4 如果类的成员声明为 protected，那么包里的所有类都能访问这个成员(等同于默认的包访问规则)，而且在这个类的任何子类的主体中也能访问这个成员，而不管子类在哪个包中定义。
5 如果声明类的成员时没使用任何修饰符，那么使用默认的访问规则(有时叫包访问)，包中的所有类都能访问这个成员，但在包外部不能访问。
默认的访问规则比 protected 严格，因为默认规则不允许在包外部的子类中访问成员。
使用 protected 修饰的成员时要格外小心。假设 A 类使用 protected 声明了一个字段 x，而且在另一个包中定义的 B 类继承 A 类(重点是 B 类在另一包中定义)。因此，B 类继承了这个 protected 声明的字段 x，那么，在 B 类的代码中可以访问当前实例的这个字段，而且引用 B 类实例的代码也能访问这个字段。但是，这并不意味着在 B 类的代码中能读取任何一个 A 类实例的受保护字段。
下面通过代码讲解这个语言细节。A 类的定义如下:
B 类的定义如下:
Java 的包不能“嵌套”，所以 javanut6.ch03.different 和 javanut6.ch03是 不 同 的 包。javanut6.ch03.different 不 以 任 何 方 式 包 含 在 javanut6.ch03 中，也和 javanut6.ch03 没有任何关系。
可是，如果我们试图把下面这个新方法添加到 B 类中，会导致编译出错，因为 B 类的实例无法访问任何一个 A 类的实例:
如果把这个方法改成:
就能编译通过，因为同一类型的多个实例可以访问各自的 protected 字段。当然，如果 B类和 A 类在同一包中，那么任何一个 B 类的实例都能访问任何一个 A 类实例的全部受保护字段，因为使用 protected 声明的字段对同一个包中的每个类都可见。
4. 访问控制和继承
Java 规范规定:
1 子类继承超类中所有可以访问的实例字段和实例方法;
2 如果子类和超类在同一个包中定义，那么子类继承所有没使用 private 声明的实例字段和方法;
3 如果子类在其他包中定义，那么它继承所有使用 protected 和 public 声明的实例字段和方法;
4 使用 private 声明的字段和方法绝不会被继承;类字段和类方法也一样;
5 构造方法不会被继承(而是链在一起调用，本章前面已经说过)。
不过，有些程序员会对“子类不继承超类中不可访问的字段和方法”感到困惑。这似乎暗示了，创建子类的实例时不会为超类中使用 private 声明的字段分配内存。然而，这不是上述规定想表述的。
其实，子类的每个实例都包含一个完整的超类实例，其中包括所有不可访问的字段和方法。
某些成员可能无法访问，这似乎和类的成员在类的主体中始终可以访问相矛盾。为了避免误解，我们要使用“继承的成员”表示那些可以访问的超类成员。
那么，关于成员访问性的正确表述应该是:“所有继承的成员和所有在类中定义的成员都是可以访问的。”这句话还可以换种方式说:
1 类继承超类的所有实例字段和实例方法(但不继承构造方法);
2 在类的主体中始终可以访问这个类定义的所有字段和方法，而且还可以访问继承自超类的可访问的字段和方法。
5. 成员访问规则总结
下面是一些使用可见性修饰符的经验法则：
1 只使用 public 声明组成类的公开 API 的方法和常量。使用 public 声明的字段只能是常量和不能修改的对象，而且必须同时使用 final 声明。
2 使用 protected 声明大多数使用这个类的程序员不会用到的字段和方法，但在其他包中定义子类时可能会用到。
严格来说，使用 protected 声明的成员是类公开 API 的一部分，必须为其编写文档，而且不能轻易修改，以防破坏依赖这些成员的代码。
3 如果字段和方法供类的内部实现细节使用，但是同一个包中协作的类也要使用，那么就使用默认的包可见性。
4 使用 private 声明只在类内部使用，在其他地方都要隐藏的字段和方法。
如果不确定该使用 protected、包还是 private 可见性，那么先使用 private。如果太过严格，可以稍微放松访问限制(如果是字段的话，还可以提供访问器方法)。
设计 API 时这么做尤其重要，因为提高访问限制是不向后兼容的改动，可能会破坏依赖成员访问性的代码。
数据访问器方法
在 Circle 类那个示例中，我们使用 public 声明表示圆半径的字段。Circle 类可能有很好的理由让这个字段可以公开访问;这个类很简单，字段之间不相互依赖。但是，当前实现的 Circle 类允许对象的半径为负数，而半径为负数的圆肯定不存在。可是，只要半径存储在声明为 public 的字段中，任何程序员都能把这个字段的值设为任何想要的值，而不管这个值有多么不合理。唯一的办法是限制程序员，不让他们直接访问这个字段，然后定义public 方法，间接访问这个字段。提供 public 方法读写字段和把字段本身声明为 public不是一回事。目前而言，二者的区别是，方法可以检查错误。
例如，我们或许不想让 Circle 对象的半径使用负数——负数显然不合理，但目前的实现没有阻止这么做。示例 3-4 展示了如何修改 Circle 类的定义，避免把半径设为负数。
Circle 类的这个版本使用 protected 声明 r 字段，还定义了访问器方法 getRadius() 和setRadius()，用于读写这个字段的值，而且限制半径不能为负数。r 字段使用 protected声明，所以可以在子类中直接(且高效地)访问。
使用数据隐藏和封装技术定义的 Circle 类：
我们在一个名为 shapes 的包中定义 Circle 类。因为 r 字段使用 protected 声明，所以shapes 包中的任何其他类都能直接访问这个字段，而且能把它设为任何值。这里假设shapes 包中的所有类都由同一个作者或者协作的多个作者编写，而且包中的类相互信任，不会滥用拥有的访问权限影响彼此的实现细节。
最后，限制半径不能使用负数的代码在一个使用 protected 声明的方法中，这个方法是checkRadius()。虽然 Circle 类的用户无法调用这个方法，但这个类的子类可以调用，而且如果想修改对半径的限制，还可以覆盖这个方法。
在 Java 中，数据访问器方法的命名有个通用约定，即以“get”和“set”开头。但是，如果要访问的字段是 boolean 类型，那么读取字段的方法使用的名称可能会以“is”开头。例如，名为 readable 的 boolean 类型字段对应的访问器方法是 isReadable() 而不是 getReadable()。