Java中子类如何安全地访问父类私有属性并优化toString方法-java教程-PHP中文网

Java中子类如何安全地访问父类私有属性并优化toString方法

心靈之曲

发布： 2025-11-28 15:50:10

原创

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Java中子类如何安全地访问父类私有属性并优化toString方法

本文旨在解决java中子类无法直接访问父类私有属性的问题，尤其是在重写`tostring`方法时遇到的挑战。文章将深入探讨`private`访问修饰符的含义，并提供两种有效的解决方案：一是将父类属性的访问权限修改为`protected`，二是利用面向对象设计原则，在父类中实现`tostring`方法并由子类调用，从而实现属性的间接访问和代码复用。

在Java面向对象编程中，封装性是核心原则之一。当父类（如Vehicle）的属性被声明为private时，这意味着这些属性仅能在该类内部被直接访问。子类（如Car）虽然继承了父类的非私有成员，但无法直接访问父类的private属性，这在尝试在子类中重写toString()方法并直接引用这些私有属性时尤其明显，会导致编译错误。super关键字在此场景下主要用于调用父类的构造器或方法，并不能改变私有属性的访问权限。

理解private访问修饰符

private是Java中最严格的访问修饰符，它确保了类的内部实现细节不被外部（包括子类）所知晓和修改，从而维护了类的封装性和数据完整性。如果一个成员是private的，那么只有声明它的类本身才能直接访问它。子类虽然是父类的一种特殊类型，但从访问权限的角度看，它仍然是父类的“外部”。

考虑以下初始代码结构，其中Vehicle类的属性为private：

public abstract class Vehicle {
    private String immatriculation;
    private int nb_chevaux;
    private double consomation;

    public Vehicle(String immatriculation, int nb_chevaux, double consomation) {
        this.immatriculation = immatriculation;
        this.nb_chevaux = nb_chevaux;
        this.consomation = consomation;
    }

    public abstract void setConsomation(int conso_input);
}

public class Car extends Vehicle {

    public Car(String immatriculation, int nb_chevaux, double consomation) {
        super(immatriculation, nb_chevaux, consomation);
    }

    @Override
    public void setConsomation(int conso_input) {
        // 无法直接访问 this.consomation = conso_input;
        // 需要通过父类提供的公共方法或改变访问权限
    }

    @Override
    public String toString() {
        // 编译错误：无法直接访问父类的 private 属性
        // return "car" + this.immatriculation + " " + this.nb_chevaux + " " + this.consomation;
        return "car"; // 临时返回，以避免编译错误
    }
}

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在上述Car类的toString()方法中，直接访问this.immatriculation等父类私有属性会导致编译错误。下面将介绍两种解决此问题的方法。

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解决方案一：使用protected访问修饰符

protected修饰符允许同一包内的类以及所有子类访问该成员。如果父类设计的意图是允许子类直接访问某些属性以进行扩展或定制，那么将这些属性声明为protected是一个直接且有效的解决方案。

修改父类Vehicle：

public abstract class Vehicle {
    protected String immatriculation; // 修改为 protected
    protected int nb_chevaux;       // 修改为 protected
    protected double consomation;    // 修改为 protected

    public Vehicle(String immatriculation, int nb_chevaux, double consomation) {
        this.immatriculation = immatriculation;
        this.nb_chevaux = nb_chevaux;
        this.consomation = consomation;
    }

    public abstract void setConsomation(int conso_input);

    // 可以在父类中提供getter方法，如果需要外部访问
    public String getImmatriculation() { return immatriculation; }
    public int getNb_chevaux() { return nb_chevaux; }
    public double getConsomation() { return consomation; }
}

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修改子类Car：

现在，Car类可以直接访问protected属性：

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public class Car extends Vehicle {

    public Car(String immatriculation, int nb_chevaux, double consomation) {
        super(immatriculation, nb_chevaux, consomation);
    }

    @Override
    public void setConsomation(int conso_input) {
        this.consomation = conso_input; // 现在可以访问
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car [immatriculation=" + this.immatriculation + 
               ", nb_chevaux=" + this.nb_chevaux + 
               ", consomation=" + this.consomation + "]";
    }
}

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注意事项：

优点： 简单直接，允许子类直接操作父类属性。
缺点： 降低了封装性。如果父类属性的内部逻辑复杂或需要严格控制，protected可能会导致子类不当修改，从而破坏父类的内部状态。通常，如果子类需要大量使用这些字段，可以考虑使用protected。

解决方案二：在父类中实现toString()并由子类调用

这种方法更加符合面向对象的设计原则，即封装性。父类自身可以访问其私有属性，因此可以在父类中实现一个toString()方法来返回这些属性的字符串表示。子类在重写自己的toString()方法时，可以调用super.toString()来获取父类的属性信息，然后添加子类特有的信息。

修改父类Vehicle：

public abstract class Vehicle {
    private String immatriculation;
    private int nb_chevaux;
    private double consomation;

    public Vehicle(String immatriculation, int nb_chevaux, double consomation) {
        this.immatriculation = immatriculation;
        this.nb_chevaux = nb_chevaux;
        this.consomation = consomation;
    }

    public abstract void setConsomation(int conso_input);

    @Override
    public String toString() {
        // 父类可以访问自己的 private 属性
        return "Immatriculation: " + immatriculation +
               ", Horsepower: " + nb_chevaux +
               ", Consumption: " + consomation;
    }
}

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修改子类Car：

public class Car extends Vehicle {

    public Car(String immatriculation, int nb_chevaux, double consomation) {
        super(immatriculation, nb_chevaux, consomation);
    }

    @Override
    public void setConsomation(int conso_input) {
        // 如果需要修改父类私有属性，父类需要提供公共的setter方法
        // 或者在父类构造器中完成初始化
        // this.consomation = conso_input; // 仍然无法直接访问
        // 示例：如果父类提供了setConsomation方法，子类可以调用
        // super.setConsomation(conso_input);
    }

    @Override
    public String toString() {
        // 调用父类的 toString() 方法获取父类属性信息
        return "Car [" + super.toString() + "]";
    }
}

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注意事项：

优点： 保持了父类属性的private封装性，遵循了面向对象的设计原则。父类负责管理自己的数据表示，子类在此基础上进行扩展。
缺点： 如果子类需要更精细地控制父类属性的显示格式，可能需要父类提供更多的公共访问方法（如getter）。这种方法通常是更推荐的，因为它利用了多态和继承的优势，避免了直接绕过封装。