如何防止直接访问同一类中 getter/setter 之外的私有成员？

Question

挑战

给定一个具有重要 getter 的类和一些其他内部方法访问相同的 private 成员字段：

有效示例

class TestType {
    private String value;

    public String getValue() {
        return this.value == null || this.value.isEmpty() ? "default" : this.value;
    }

    public void setValue(String newValue) {
        this.value = newValue;
    }

    public int getValueLength() {
        return this.getValue().length();
    }
}

我想禁止在getValueLength() 方法中绕过getter。 getValueLength() 的以下实现应该会产生某种错误（单元测试失败、checkstyle 错误或其他任何可以以通用方式自动化的错误）：

方法无效

    public int getValueLength() {
        // ERROR: possible NullPointerException
        return this.value.length();
    }

---

背景

在我的实际代码中，getter 内部进行了一些延迟加载，仅在第一次访问时才加载实际值。先调用getValueLength() 可能会直接导致NullPointerException 或者基于缺失值执行错误操作。

这样做的动机是确保未来的开发人员不会忘记只使用 getter 方法而永远不会直接访问成员。由于这是一个孤立的问题（即仅在专门添加这种延迟加载的情况下），如果需要一些额外的注释是可以接受的，例如在成员本身上，它应该只在选定的方法中访问，并且这些方法也被标记 - 或特定的 checkstyle cmets 启用/禁用特定规则。

Answer 1

没有办法保护成员免受其自己的类的影响，但是您可以保护成员免受其子类/子类的影响。例如：

class TestParent {
    private String value;

    public String getValue() {
        return this.value == null || this.value.isEmpty() ? "default" : this.value;
    }

    public void setValue(String newValue) {
        this.value = newValue;
    }

}

class TestType extends TestParent {
    public int getValueLength() {
        return this.getValue().length();
    }
}

这样TestType仍然可以使用setValue()和getValue()，但是尝试直接访问this.value是行不通的，因为value在TestParent中有私有访问权限

Answer 2

只是把这个答案写成表格：

class LoadableVar<T> {

    private T val;
    private Supplier<T> loader;

    public LoadableVar(Supplier<? extends T> loader) {
        this.loader = loader;
    }

    public T get() {
        if (this.val == null) {
            //see: volatile and double-locking if multithreading
            this.val = this.loader.get();
        }
        return this.val;
    }

    public void set(T overwrite) { //WARN: ignores the loader!
        this.val = overwrite;
    }
}

然后，将其应用于您的班级：

class TestType {
    private final LoadableVar<String> value;

    public TestType() {
        //can also be passed into the class, or done however you desire
        this.value = new LoadableVar<>(() -> /* load string from i/o, etc */);
    }

    public String getValue() {
        return this.value.get();
    }

    public void setValue(String newValue) {
        this.value.set(newValue); //I don't think this should be settable, personally
    }

    public int getValueLength() {
        return this.getValue().length();
    }
}

现在，当您在 TestType 的范围内编写代码时：

String s;
s = this.value; //compile error!
s = this.getValue(); //OK
s = this.value.get(); //OK

如您所见，这样做也使TestType#getValue 变得多余，您可以简单地允许value 成为protected 成员（在这种情况下，我会删除这些设置器并使其不可变）。

Answer 3

没有办法在代码中强制执行。

但是，由于您在评论中提到“希望有某种方法可以通过某种工具来实现它”，并且问题标记为checkstyle，我相信您可以创建自定义规则：

<module name="Regexp">
    <property name="id" value="valueField"/>
    <property name="format" value="\bvalue\b"/>
    <property name="illegalPattern" value="true"/>
    <property name="ignoreComments" value="true"/>
    <property name="message" value="Do not use 'value' field directly;  use getValue() instead."/>
</module>

然后你会想要禁止检查你自己的“有效”行：

<module name="SuppressWithNearbyCommentFilter">
    <property name="idFormat" value="valueField"/>
</module>

在代码中：

private String value;   // SUPPRESS CHECKSTYLE

public String getValue() {
    return this.value == null || this.value.isEmpty() ? "default" : this.value; // SUPPRESS CHECKSTYLE
}

public void setValue(String newValue) {
    this.value = newValue;  // SUPPRESS CHECKSTYLE
}

（还有其他方法可以使用 cmets 来抑制 Checkstyle 的检查，您可能会发现这些检查在视觉上更令人愉悦。请参阅 filters 文档。）

当实际运行 Checkstyle 时，您可能希望将其限制在那个源文件中。例如，如果使用 Ant，您可能会这样做：

<taskdef resource="com/puppycrawl/tools/checkstyle/ant/checkstyle-ant-task.properties"
     classpath="tools/checkstyle-8.33-all.jar"/>

<checkstyle config="checkstyle.xml">
    <fileset dir="src/main/java" includes="**/TestType.java"/>
</checkstyle>