Java 修飾符關鍵字全解析：訪問控制與非訪問修飾符詳解

修飾符分類總覽

Java 修飾符分為兩大類：

• 訪問控制修飾符：控制類、方法、字段的可見性
• 非訪問修飾符：賦予特殊語義（靜態、最終、抽象、同步、易變）

一、訪問控制修飾符（四種）

代碼演示：包內外訪問差異

// mypackage/Person.java
package mypackage;
class Person { // default 類，僅包內可見
    private String name; // 僅本類可見
    protected void setName(String name) { this.name = name; } // 包內+子類可見
    public String getName() { return name; } // 任意處可見
}

// mypackage/Company.java
package mypackage;
public class Company { // public 類，任意處可見
    private List<Person> people = new ArrayList<>(); // 僅本類可見
    public void addPerson(String name) {
        Person p = new Person();
        p.setName(name); // 同包訪問 protected 方法 ✓
        people.add(p);
    }
}

// MainDriver.java (無包 / 異包)
import mypackage.*;
public class MainDriver {
    public static void main(String[] args) {
        Company c = new Company(); // public 類 ✓
        c.addPerson("Nic");        // public 方法 ✓
        
        Person p = new Person();   // 編譯錯誤：Person 是 default 類，異包不可見
        p.setName("Maria");        // 編譯錯誤：protected 方法，異包非子類不可見
    }
}

二、非訪問修飾符（五大核心）

1. static - 靜態成員

• 屬於類而非實例，無需 new 即可調用
• 靜態方法不可訪問非靜態成員，不可用 this/super
• 靜態代碼塊類加載時執行一次，用於初始化

// 經典用法
int max = Integer.MAX_VALUE;        // 靜態常量
int num = Integer.parseInt("1234"); // 靜態工具方法

2. final - 最終/不可變

3. abstract - 抽象

• 抽象類：不可實例化，可包含抽象/具體方法，子類必須實現所有抽象方法（或繼續聲明抽象）
• 抽象方法：只有聲明無實現，以分號結尾

abstract class Shape {
    abstract double area(); // 強制子類實現
}

class Circle extends Shape {
    private double r;
    @Override double area() { return Math.PI * r * r; }
}

4. synchronized - 線程同步

• 修飾方法/代碼塊，提供互斥鎖
• 同步方法鎖對象：實例方法鎖 this，靜態方法鎖 Class 對象
• 確保同一時刻只有一個線程執行同步代碼

// 同步方法
public synchronized void print(String s) {
    for (int i = 0; i < 5; i++) 
        System.out.println(s + ": " + i);
}

// 同步代碼塊（更精細控制鎖範圍）
public void print(String s) {
    synchronized (this) { // 或自定義鎖對象
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
            System.out.println(s + ": " + i);
    }
}

5. volatile - 內存可見性

• 保證變量對所有線程的可見性（讀取主內存，寫入主內存）
• 禁止指令重排序（JMM happens-before 語義）
• 不保證原子性（如 volatile int i; i++ 仍非線程安全）

public class ThreadExample {
    // 狀態標誌，volatile 確保線程間可見
    public static volatile boolean isActive = true;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            while (true) if (isActive) { System.out.println("T1"); isActive = false; }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            while (true) if (!isActive) { System.out.println("T2"); isActive = true; }
        }).start();
    }
}

無 volatile 時，線程可能緩存舊值導致只交替一次；加上後正常交替打印。

修飾符組合規則速查

• abstract 不能與 final、private、static 共存
• interface 中方法隱含 public abstract，字段隱含 public static final
• enum 隱含 final，不可繼承
• 局部變量只能用 final（Java 8+ 可省略）

面試高頻考點

1. protected vs default：子類異包可見性區別
2. static 方法能否重寫？：不能，只能隱藏
3. volatile 能否替代 synchronized？：不能，僅保證可見性不保證原子性
4. final 引用類型「不可變」含義：引用不可變 ≠ 對象不可變
5. 抽象類 vs 接口：Java 8+ 接口可有 default/static 方法，但仍無構造器/狀態

總結

修飾符是 Java 封裝、繼承、多態、並發的基石。建議：

• 優先使用最小權限原則（private > default > protected > public）
• 常量用 static final，工具方法用 static
• 共享可變狀態優先考慮 synchronized/Lock，單純狀態標誌用 volatile
• 設計繼承體系時合理使用 abstract/final 控制擴展性