存取修飾子與變數的作用域

1. 介紹

在 Java 中，就像在生活裡，並不是所有東西都應該隨時對所有人開放。想像你的公寓：你不會希望鄰居走進你的臥室，對吧？在程式裡也是如此，有時我們想要「關上門」，讓某些變數或方法無法被外部直接存取。

為此，在 Java 中有存取修飾子——一些特殊關鍵字，用來指定某個變數或方法在哪裡可以被使用：例如 public 或 private。

主要的存取修飾子

public

private

(無修飾子)

還有其他修飾子，不過等我們談到繼承時再介紹。

實務範例

public class User 
{
    public String name;           // 對所有人可見
    private int age;              // 僅在 User 類別內可見

    public void sayHello() 
    {
        System.out.println("嗨，我叫 " + name);
    }

    private void secretMethod() 
    {
        System.out.println("這是祕密方法！");
    }
}

說明:

• name — 在能使用 User 類別的任何地方都可見。
• age — 僅在 User 類別內可見。
• sayHello() — 公開方法，可從任何其他類別呼叫。
• secretMethod() — 私有方法，無法從外部呼叫。

在實務中如何運作？
假設我們有個表示銀行帳戶的類別。我們當然不希望任何人都能直接改變餘額！因此，餘額欄位會是 private，並提供專門的方法來操作它。

為什麼不該把一切都設成 public？

你可能會有個誘惑：「那就把所有東西都設成 public，省得麻煩！」但這只會走向混亂。想像任何人都能改你的餘額、使用者名稱，甚至呼叫僅供內部使用的方法。在大型程式中，這會導致錯誤與各種「神祕」的 bug。

Java 開發者的黃金法則：
先將一切設為 private，再只對外開放真正需要的部分。

2. 變數的作用域

作用域是指變數「存在」且可被使用的那段程式區域。一旦超出該區域，變數就「消失」了——彷彿它從未存在。

在 Java 中，依作用域來看有幾種變數：

• 區域變數——宣告在方法或程式區塊 { ... } 之內。
• 方法參數——在方法的圓括號中宣告。
• 類別欄位——宣告在類別內、方法之外。

如果變數宣告在 { 區塊 } 之內，
它只在該 區塊 內可見，
在其外部無法存取。

區域變數

區域變數只存在於它被宣告的那個方法或區塊中。

void printSum(int a, int b) 
{
    int sum = a + b; // 區域變數
    System.out.println(sum);
}
// 這裡 sum 已經不存在了！

嘗試在方法之外存取 sum 會造成編譯錯誤：「找不到變數 sum」。

方法參數

參數也是變數，但它們只在方法內存活。

void greet(String name) 
{
    System.out.println("嗨，" + name);
}
// 這裡 name 已經不存在了！

類別欄位（成員變數）

類別欄位宣告在類別中、方法之外。它們在此類別的所有方法中皆可見。

public class Counter 
{
    private int count = 0; // 類別欄位

    public void increment() 
    {
        count++; // 可以使用欄位
    }

    public int getCount() 
    {
        return count; // 也可以使用欄位
    }
}

3. 變數遮蔽 (Shadowing)

遮蔽（shadowing）是指在某個作用域內宣告了與外層作用域同名的變數（或參數）。在該區塊內，「新的」名稱會遮蔽外層的名稱，因此無法直接存取外層的值。

遮蔽範例：

class ShadowDemo 
{
    int value = 10; // 類別欄位

    void printValue() 
    {
        System.out.println(value);  // 10 — 輸出類別欄位
        int value = 5; // 區域變數遮蔽了類別欄位
        System.out.println(value); // 輸出 5，而不是 10
    }
}

在此範例中，當我們寫下 int value = 5; 時，是宣告了一個新的區域變數，它的優先序高於同名的類別欄位。於是在方法 printValue() 內存取 value 時，會使用區域變數而非類別欄位。

如果仍需要存取類別的靜態欄位，請使用類別名稱作為前綴：

class ShadowDemo 
{
    static int value = 10; // 類別的靜態欄位 

    void printValue() 
    {
        System.out.println(value);      // 10 — 類別欄位
        int value = 5;
        System.out.println(value);      // 5 — 區域變數
        System.out.println(ShadowDemo.value); // 10 — 類別的靜態欄位，透過 'ShadowDemo' 存取
    }
}

若要存取非靜態的類別欄位，請使用關鍵字 this。它指向目前物件的實例。

class ShadowDemo 
{
    int value = 10;

    void printValue() 
    {
        System.out.println(value);      // 10 — 類別欄位
        int value = 5;
        System.out.println(value);      // 5 — 區域變數
        System.out.println(this.value); // 10 — 類別欄位，透過 'this' 存取
    }
}

4. 實作練習：存取修飾子與作用域

讓我們繼續擴充教學用應用程式：一個簡單的學生管理系統。為欄位與方法設定不同的存取修飾子。

範例：Student 類別

public class Student 
{
    public String name;        // 學生姓名（對所有人可見）
    private int age;           // 年齡（僅在類別內可見）

    public Student(String name, int age) 
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void sayHello() 
    {
        System.out.println("嗨，我叫 " + name);
    }

    private void printSecret() 
    {
        System.out.println("我的年齡: " + age);
    }

    public void revealSecret() 
    {
        printSecret(); // 可在類別內呼叫私有方法
    }
}

Student 類別的使用

public class Main 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        Student s = new Student("Vasya", 20);
        s.sayHello();       // OK：公開方法
        s.revealSecret();   // OK：公開方法，它會在類別內呼叫私有方法

        s.age = 30;      // 錯誤！欄位 age 是私有的

        s.printSecret(); // 錯誤！方法 printSecret 是私有的
    }
}

5. 使用存取修飾子與作用域時的常見錯誤

錯誤 №1：把所有東西都設為 public —— 混亂就此登場！
如果將所有欄位與方法都設為公開，你將失去對資料如何被修改的控制。請將欄位設為 private，並只對外開放必要的部分。

錯誤 №2：嘗試在變數的作用域之外使用它。
例如，在方法內宣告了變數，卻試圖在方法外存取——一定會得到編譯錯誤。區域變數只在它的 { ... } 區塊中存活。

錯誤 №3：名稱衝突（變數遮蔽）。
如果在方法中宣告了與類別欄位相同名稱的變數，很容易混淆你實際使用的是哪一個。請使用 this 來明確指向類別欄位：this.value。

錯誤 №4：從其他類別存取 private 方法或欄位。
若方法或欄位標記為 private，它們只在同一個類別內可見。從外部存取會導致編譯錯誤。

錯誤 №5：忽略了迴圈或區塊的作用域。
在迴圈或任何 { } 區塊內宣告的變數，只在該區塊內存活。區塊外即不存在。

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問卷/小測驗

方法，等級 8，課堂 5

未開放

方法

方法的宣告與呼叫

開啟