訪問控制 - Access Control

訪問控制

訪問控制可以限定你在源文件或模塊中訪問代碼的級(jí)別，也就是說可以控制哪些代碼你可以訪問，哪些代碼你不能訪問。這個(gè)特性可以讓我們隱藏功能實(shí)現(xiàn)的一些細(xì)節(jié)，并且可以明確的指定我們提供給其他人的接口中哪些部分是他們可以使用的，哪些是他們看不到的。

你可以明確的給類、結(jié)構(gòu)體、枚舉、設(shè)置訪問級(jí)別，也可以給屬性、函數(shù)、初始化方法、基本類型、下標(biāo)索引等設(shè)置訪問級(jí)別。協(xié)議也可以被限定在一定的范圍內(nèi)使用，包括協(xié)議里的全局常量、變量和函數(shù)。

在提供了不同訪問級(jí)別的同時(shí)，Swift 并沒有規(guī)定我們要在任何時(shí)候都要在代碼中明確指定訪問級(jí)別。其實(shí)，如果我們作為獨(dú)立開發(fā)者在開發(fā)我們自己的 app，而不是在開發(fā)一些Framework的時(shí)候，我們完全可以不用明確的指定代碼的訪問級(jí)別。

注意：為方便起見，在代碼中可以設(shè)置訪問級(jí)別的它們（屬性、基本類型、函數(shù)等）在下面的章節(jié)中我們稱之為“實(shí)體”。

模塊和源文件

Swift 中的訪問控制模型基于模塊和源文件這兩個(gè)概念。

模塊指的是Framework或App bundle。在 Swift 中，可以用import關(guān)鍵字引入自己的工程。

在 Swift 中，Framework或App bundle被作為模塊處理。如果你是為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)通用的功能，或者是為了封裝一些常用方法而將代碼打包成Framework，這個(gè)Framework在 Swift 中就被稱為模塊。不論它被引入到某個(gè) App 工程或者其他的Framework，它里面的一切（屬性、函數(shù)等）都屬于這個(gè)模塊。

源文件指的是 Swift 中的Swift File，就是編寫 Swift 代碼的文件，它通常屬于一個(gè)模塊。通常一個(gè)源文件包含一個(gè)類，在類中又包含函數(shù)、屬性等類型。

訪問級(jí)別

Swift 提供了三種不同的訪問級(jí)別。這些訪問級(jí)別相對(duì)于源文件中定義的實(shí)體，同時(shí)也相對(duì)于這些源文件所屬的模塊。

• Public：可以訪問自己模塊或應(yīng)用中源文件里的任何實(shí)體，別人也可以訪問引入該模塊中源文件里的所有實(shí)體。通常情況下，某個(gè)接口或Framework是可以被任何人使用時(shí)，你可以將其設(shè)置為public級(jí)別。
• Internal：可以訪問自己模塊或應(yīng)用中源文件里的任何實(shí)體，但是別人不能訪問該模塊中源文件里的實(shí)體。通常情況下，某個(gè)接口或Framework作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用時(shí)，你可以將其設(shè)置為internal級(jí)別。
• Private：只能在當(dāng)前源文件中使用的實(shí)體，稱為私有實(shí)體。使用private級(jí)別，可以用作隱藏某些功能的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

Public為最高級(jí)訪問級(jí)別，Private為最低級(jí)訪問級(jí)別。

訪問級(jí)別的使用原則

在 Swift 中，訪問級(jí)別有如下使用原則：訪問級(jí)別統(tǒng)一性。比如說：

• 一個(gè)public訪問級(jí)別的變量，不能將它的類型定義為internal和private的類型。因?yàn)樽兞靠梢员蝗魏稳嗽L問，但是定義它的類型不可以，所以這樣就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
• 函數(shù)的訪問級(jí)別不能高于它的參數(shù)、返回類型的訪問級(jí)別。因?yàn)槿绻瘮?shù)定義為public而參數(shù)或者返回類型定義為internal或private，就會(huì)出現(xiàn)函數(shù)可以被任何人訪問，但是它的參數(shù)和返回類型不可以，同樣會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

默認(rèn)訪問級(jí)別

代碼中的所有實(shí)體，如果你不明確的定義其訪問級(jí)別，那么它們默認(rèn)為internal級(jí)別。在大多數(shù)情況下，我們不需要明確的設(shè)置實(shí)體的訪問級(jí)別，因?yàn)槲覀兇蠖鄶?shù)時(shí)候都是在開發(fā)一個(gè) App bundle。

單目標(biāo)應(yīng)用程序的訪問級(jí)別

當(dāng)你編寫一個(gè)單目標(biāo)應(yīng)用程序時(shí)，該應(yīng)用的所有功能都是為該應(yīng)用服務(wù)，不需要提供給其他應(yīng)用或者模塊使用，所以我們不需要明確設(shè)置訪問級(jí)別，使用默認(rèn)的訪問級(jí)別internal即可。但是如果你愿意，你也可以使用private級(jí)別，用于隱藏一些功能的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

Framework的訪問級(jí)別

當(dāng)你開發(fā)Framework時(shí)，就需要把一些實(shí)體定義為public級(jí)別，以便其他人導(dǎo)入該Framework后可以正常使用其功能。這些被你定義為public的實(shí)體，就是這個(gè)Framework的API。

注意：Framework的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)依然可以使用默認(rèn)的internal級(jí)別，或者也可以定義為private級(jí)別。只有你想將它作為 API 的實(shí)體，才將其定義為public級(jí)別。

訪問控制語法

通過修飾符public、internal、private來聲明實(shí)體的訪問級(jí)別：

    public class SomePublicClass {}
    internal class SomeInternalClass {}
    private class SomePrivateClass {}

    public var somePublicVariable = 0
    internal let someInternalConstant = 0
    private func somePrivateFunction() {}

除非有特殊的說明，否則實(shí)體都使用默認(rèn)的訪問級(jí)別internal，可以查閱［默認(rèn)訪問級(jí)別］（#default_access_levels）這一節(jié)。這意味著SomeInternalClass和someInternalConstant不用明確的使用修飾符聲明訪問級(jí)別，但是他們?nèi)稳粨碛须[式的訪問級(jí)別internal：

    class SomeInternalClass {}              // 隱式訪問級(jí)別 internal
    var someInternalConstant = 0            // 隱式訪問級(jí)別 internal

自定義類型

如果你想為一個(gè)自定義類型指定一個(gè)明確的訪問級(jí)別，那么你要明確一點(diǎn)。那就是你要確保新類型的訪問級(jí)別和它實(shí)際的作用域相匹配。比如說，如果某個(gè)類里的屬性、函數(shù)、返回值它們的作用域僅在當(dāng)前的源文件中，那么你就可以將這個(gè)類申明為private類，而不需要申明為public或者internal類。

類的訪問級(jí)別也可以影響到類成員（屬性、函數(shù)、初始化方法等）的默認(rèn)訪問級(jí)別。如果你將類申明為private類，那么該類的所有成員的默認(rèn)訪問級(jí)別也會(huì)成為private。如果你將類申明為public或者internal類（或者不明確的指定訪問級(jí)別，而使用默認(rèn)的internal訪問級(jí)別），那么該類的所有成員的訪問級(jí)別是internal。

注意：上面提到，一個(gè)public類的所有成員的訪問級(jí)別默認(rèn)為internal級(jí)別，而不是public級(jí)別。如果你想將某個(gè)成員申明為public級(jí)別，那么你必須使用修飾符明確的申明該成員。這樣做的好處是，在你定義公共接口API的時(shí)候，可以明確的選擇哪些屬性或方法是需要公開的，哪些是內(nèi)部使用的，可以避免將內(nèi)部使用的屬性方法公開成公共API的錯(cuò)誤。

    public class SomePublicClass {          // 顯示的 public 類
        public var somePublicProperty = 0    // 顯示的 public 類成員
        var someInternalProperty = 0         // 隱式的 internal 類成員
        private func somePrivateMethod() {}  // 顯示的 private 類成員
    }

    class SomeInternalClass {               // 隱式的 internal 類
        var someInternalProperty = 0         // 隱式的 internal 類成員
        private func somePrivateMethod() {}  // 顯示的 private 類成員
    }

    private class SomePrivateClass {        // 顯示的 private 類
        var somePrivateProperty = 0          // 隱式的 private 類成員
        func somePrivateMethod() {}          // 隱式的 private 類成員
    }

元組類型

元組的訪問級(jí)別使用是所有類型的訪問級(jí)別使用中最為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹１热缯f，如果你構(gòu)建一個(gè)包含兩種不同類型元素的元組，其中一個(gè)元素類型的訪問級(jí)別為internal，另一個(gè)為private級(jí)別，那么這個(gè)元組的訪問級(jí)別為private。也就是說元組的訪問級(jí)別遵循它里面元組中最低級(jí)的訪問級(jí)別。

注意：元組不同于類、結(jié)構(gòu)體、枚舉、函數(shù)那樣有單獨(dú)的定義。元組的訪問級(jí)別是在它被使用時(shí)自動(dòng)推導(dǎo)出的，而不是明確的申明。

函數(shù)類型

函數(shù)的訪問級(jí)別需要根據(jù)該函數(shù)的參數(shù)類型訪問級(jí)別、返回類型訪問級(jí)別得出。如果根據(jù)參數(shù)類型和返回類型得出的函數(shù)訪問級(jí)別不符合上下文，那么就需要明確的申明該函數(shù)的訪問級(jí)別。

下面的例子中定義了一個(gè)全局函數(shù)名為someFunction，并且沒有明確的申明其訪問級(jí)別。你也許會(huì)認(rèn)為該函數(shù)應(yīng)該擁有默認(rèn)的訪問級(jí)別internal，但事實(shí)并非如此。事實(shí)上，如果按下面這種寫法，編譯器是無法編譯通過的：

    func someFunction() -> (SomeInternalClass, SomePrivateClass) {
        // function implementation goes here
    }

我們可以看到，這個(gè)函數(shù)的返回類型是一個(gè)元組，該元組中包含兩個(gè)自定義的類（可查閱自定義類型）。其中一個(gè)類的訪問級(jí)別是internal，另一個(gè)的訪問級(jí)別是private，所以根據(jù)元組訪問級(jí)別的原則，該元組的訪問級(jí)別是private（元組的訪問級(jí)別遵循它里面元組中最低級(jí)的訪問級(jí)別）。

因?yàn)樵摵瘮?shù)返回類型的訪問級(jí)別是private，所以你必須使用private修飾符，明確的申請(qǐng)?jiān)摵瘮?shù)：

    private func someFunction() -> (SomeInternalClass, SomePrivateClass) {
        // function implementation goes here
    }

將該函數(shù)申明為public或internal，或者使用默認(rèn)的訪問級(jí)別internal都是錯(cuò)誤的，因?yàn)槿绻言摵瘮?shù)當(dāng)做public或internal級(jí)別來使用的話，是無法得到private級(jí)別的返回值的。

枚舉類型

枚舉中成員的訪問級(jí)別繼承自該枚舉，你不能為枚舉中的成員指定訪問級(jí)別。

比如下面的例子，枚舉CompassPoint被明確的申明為public級(jí)別，那么它的成員North，South，East，West的訪問級(jí)別同樣也是public：

    public enum CompassPoint {
        case North
        case South
        case East
        case West
    }

原始值和關(guān)聯(lián)值

用于枚舉定義中的任何原始值，或關(guān)聯(lián)的值類型必須有一個(gè)訪問級(jí)別，至少要高于枚舉的訪問級(jí)別。比如說，你不能在一個(gè)internal訪問級(jí)別的枚舉中定義private級(jí)別的原始值類型。

嵌套類型

如果在private級(jí)別的類型中定義嵌套類型，那么該嵌套類型就自動(dòng)擁有private訪問級(jí)別。如果在public或者internal級(jí)別的類型中定義嵌套類型，那么該嵌套類型自動(dòng)擁有internal訪問級(jí)別。如果想讓嵌套類型擁有public訪問級(jí)別，那么需要對(duì)該嵌套類型進(jìn)行明確的訪問級(jí)別申明。

子類

子類的訪問級(jí)別不得高于父類的訪問級(jí)別。比如說，父類的訪問級(jí)別是internal，子類的訪問級(jí)別就不能申明為public。

此外，在滿足子類不高于父類訪問級(jí)別以及遵循各訪問級(jí)別作用域（即模塊或源文件）的前提下，你可以重寫任意類成員（方法、屬性、初始化方法、下標(biāo)索引等）。

如果我們無法直接訪問某個(gè)類中的屬性或函數(shù)等，那么可以繼承該類，從而可以更容易的訪問到該類的類成員。下面的例子中，類A的訪問級(jí)別是public，它包含一個(gè)函數(shù)someMethod，訪問級(jí)別為private。類B繼承類A，并且訪問級(jí)別申明為internal，但是在類B中重寫了類A中訪問級(jí)別為private的方法someMethod，并重新申明為internal級(jí)別。通過這種方式，我們就可以訪問到某類中private級(jí)別的類成員，并且可以重新申明其訪問級(jí)別，以便其他人使用：

    public class A {
        private func someMethod() {}
    }

    internal class B: A {
        override internal func someMethod() {}
    }

只要滿足子類不高于父類訪問級(jí)別以及遵循各訪問級(jí)別作用域的前提下（即private的作用域在同一個(gè)源文件中，internal的作用域在同一個(gè)模塊下），我們甚至可以在子類中，用子類成員訪問父類成員，哪怕父類成員的訪問級(jí)別比子類成員的要低：

    public class A {
        private func someMethod() {}
    }

    internal class B: A {
        override internal func someMethod() {
            super.someMethod()
        }
    }

因?yàn)楦割?code>A和子類B定義在同一個(gè)源文件中，所以在類B中可以在重寫的someMethod方法中調(diào)用super.someMethod()。

常量、變量、屬性、下標(biāo)

常量、變量、屬性不能擁有比它們的類型更高的訪問級(jí)別。比如說，你定義一個(gè)public級(jí)別的屬性，但是它的類型是private級(jí)別的，這是編譯器不允許的。同樣，下標(biāo)也不能擁有比索引類型或返回類型更高的訪問級(jí)別。

如果常量、變量、屬性、下標(biāo)索引的定義類型是private級(jí)別的，那么它們必須要明確的申明訪問級(jí)別為private：

    private var privateInstance = SomePrivateClass()

Getter和Setter

常量、變量、屬性、下標(biāo)索引的Getters和Setters的訪問級(jí)別繼承自它們所屬成員的訪問級(jí)別。

Setter的訪問級(jí)別可以低于對(duì)應(yīng)的Getter的訪問級(jí)別，這樣就可以控制變量、屬性或下標(biāo)索引的讀寫權(quán)限。在var或subscript定義作用域之前，你可以通過private(set)或internal(set)先為它門的寫權(quán)限申明一個(gè)較低的訪問級(jí)別。

注意：這個(gè)規(guī)定適用于用作存儲(chǔ)的屬性或用作計(jì)算的屬性。即使你不明確的申明存儲(chǔ)屬性的Getter、Setter，Swift也會(huì)隱式的為其創(chuàng)建Getter和Setter，用于對(duì)該屬性進(jìn)行讀取操作。使用private(set)和internal(set)可以改變Swift隱式創(chuàng)建的Setter的訪問級(jí)別。在計(jì)算屬性中也是同樣的。

下面的例子中定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體名為TrackedString，它記錄了value屬性被修改的次數(shù)：

    struct TrackedString {
        private(set) var numberOfEdits = 0
        var value: String = "" {
        didSet {
            numberOfEdits++
        }
        }
    }

TrackedString結(jié)構(gòu)體定義了一個(gè)用于存儲(chǔ)的屬性名為value，類型為String，并將初始化值設(shè)為""（即一個(gè)空字符串）。該結(jié)構(gòu)體同時(shí)也定義了另一個(gè)用于存儲(chǔ)的屬性名為numberOfEdits，類型為Int，它用于記錄屬性value被修改的次數(shù)。這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)通過屬性value的didSet方法實(shí)現(xiàn)，每當(dāng)給value賦新值時(shí)就會(huì)調(diào)用didSet方法，給numberOfEdits加一。

結(jié)構(gòu)體TrackedString和它的屬性value均沒有明確的申明訪問級(jí)別，所以它們都擁有默認(rèn)的訪問級(jí)別internal。但是該結(jié)構(gòu)體的numberOfEdits屬性使用private(set)修飾符進(jìn)行申明，這意味著numberOfEdits屬性只能在定義該結(jié)構(gòu)體的源文件中賦值。numberOfEdits屬性的Getter依然是默認(rèn)的訪問級(jí)別internal，但是Setter的訪問級(jí)別是private，這表示該屬性只有在當(dāng)前的源文件中是可讀可寫的，在當(dāng)前源文件所屬的模塊中它只是一個(gè)可讀的屬性。

如果你實(shí)例化TrackedString結(jié)構(gòu)體，并且多次對(duì)value屬性的值進(jìn)行修改，你就會(huì)看到numberOfEdits的值會(huì)隨著修改次數(shù)更改：

    var stringToEdit = TrackedString()
    stringToEdit.value = "This string will be tracked."
    stringToEdit.value += " This edit will increment numberOfEdits."
    stringToEdit.value += " So will this one."
    println("The number of edits is \(stringToEdit.numberOfEdits)")
    // prints "The number of edits is 3"

雖然你可以在其他的源文件中實(shí)例化該結(jié)構(gòu)體并且獲取到numberOfEdits屬性的值，但是你不能對(duì)其進(jìn)行賦值。這樣就能很好的告訴使用者，你只管使用，而不需要知道其實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

初始化

我們可以給自定義的初始化方法指定訪問級(jí)別，但是必須要低于或等于它所屬類的訪問級(jí)別。但如果該初始化方法是必須要使用的話，那它的訪問級(jí)別就必須和所屬類的訪問級(jí)別相同。

如同函數(shù)或方法參數(shù)，初始化方法參數(shù)的訪問級(jí)別也不能低于初始化方法的訪問級(jí)別。

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默認(rèn)初始化方法

Swift為結(jié)構(gòu)體、類都提供了一個(gè)默認(rèn)的無參初始化方法，用于給它們的所有屬性提供賦值操作，但不會(huì)給出具體值。默認(rèn)初始化方法可以參閱Default Initializers。默認(rèn)初始化方法的訪問級(jí)別與所屬類型的訪問級(jí)別相同。

注意：如果一個(gè)類型被申明為public級(jí)別，那么默認(rèn)的初始化方法的訪問級(jí)別為internal。如果你想讓無參的初始化方法在其他模塊中可以被使用，那么你必須提供一個(gè)具有public訪問級(jí)別的無參初始化方法。

結(jié)構(gòu)體的默認(rèn)成員初始化方法

如果結(jié)構(gòu)體中的任一存儲(chǔ)屬性的訪問級(jí)別為private，那么它的默認(rèn)成員初始化方法訪問級(jí)別就是private。盡管如此，結(jié)構(gòu)體的初始化方法的訪問級(jí)別依然是internal。

如果你想在其他模塊中使用該結(jié)構(gòu)體的默認(rèn)成員初始化方法，那么你需要提供一個(gè)訪問級(jí)別為public的默認(rèn)成員初始化方法。

協(xié)議

如果你想為一個(gè)協(xié)議明確的申明訪問級(jí)別，那么有一點(diǎn)需要注意，就是你要確保該協(xié)議只在你申明的訪問級(jí)別作用域中使用。

協(xié)議中的每一個(gè)必須要實(shí)現(xiàn)的函數(shù)都具有和該協(xié)議相同的訪問級(jí)別。這樣才能確保該協(xié)議的使用者可以實(shí)現(xiàn)它所提供的函數(shù)。

注意：如果你定義了一個(gè)public訪問級(jí)別的協(xié)議，那么實(shí)現(xiàn)該協(xié)議提供的必要函數(shù)也會(huì)是public的訪問級(jí)別。這一點(diǎn)不同于其他類型，比如，public訪問級(jí)別的其他類型，他們成員的訪問級(jí)別為internal。

協(xié)議繼承

如果定義了一個(gè)新的協(xié)議，并且該協(xié)議繼承了一個(gè)已知的協(xié)議，那么新協(xié)議擁有的訪問級(jí)別最高也只和被繼承協(xié)議的訪問級(jí)別相同。比如說，你不能定義一個(gè)public的協(xié)議而去繼承一個(gè)internal的協(xié)議。

協(xié)議一致性

類可以采用比自身訪問級(jí)別低的協(xié)議。比如說，你可以定義一個(gè)public級(jí)別的類，可以讓它在其他模塊中使用，同時(shí)它也可以采用一個(gè)internal級(jí)別的協(xié)議，并且只能在定義了該協(xié)議的模塊中使用。

采用了協(xié)議的類的訪問級(jí)別遵循它本身和采用協(xié)議中最低的訪問級(jí)別。也就是說如果一個(gè)類是public級(jí)別，采用的協(xié)議是internal級(jí)別，那個(gè)采用了這個(gè)協(xié)議后，該類的訪問級(jí)別也是internal。

如果你采用了協(xié)議，那么實(shí)現(xiàn)了協(xié)議必須的方法后，該方法的訪問級(jí)別遵循協(xié)議的訪問級(jí)別。比如說，一個(gè)public級(jí)別的類，采用了internal級(jí)別的協(xié)議，那么該類實(shí)現(xiàn)協(xié)議的方法至少也得是internal。

注意：在Swift中和Objective-C中一樣，協(xié)議的一致性保證了一個(gè)類不可能在同一個(gè)程序中用不同的方法采用同一個(gè)協(xié)議。

擴(kuò)展

你可以在條件允許的情況下對(duì)類、結(jié)構(gòu)體、枚舉進(jìn)行擴(kuò)展。擴(kuò)展成員應(yīng)該具有和原始類成員一致的訪問級(jí)別。比如你擴(kuò)展了一個(gè)公共類型，那么你新加的成員應(yīng)該具有和原始成員一樣的默認(rèn)的internal訪問級(jí)別。

或者，你可以明確申明擴(kuò)展的訪問級(jí)別（比如使用private extension）給該擴(kuò)展內(nèi)所有成員指定一個(gè)新的默認(rèn)訪問級(jí)別。這個(gè)新的默認(rèn)訪問級(jí)別仍然可以被單獨(dú)成員所指定的訪問級(jí)別所覆蓋。

協(xié)議的擴(kuò)展

如果一個(gè)擴(kuò)展采用了某個(gè)協(xié)議，那么你就不能對(duì)該擴(kuò)展使用訪問級(jí)別修飾符來申明了。該擴(kuò)展中實(shí)現(xiàn)協(xié)議的方法都會(huì)遵循該協(xié)議的訪問級(jí)別。

泛型

泛型類型或泛型函數(shù)的訪問級(jí)別遵循泛型類型、函數(shù)本身、泛型類型參數(shù)三者中訪問級(jí)別最低的級(jí)別。

類型別名

任何被你定義的類型別名都會(huì)被視作為不同的類型，這些類型用于訪問控制。一個(gè)類型別名的訪問級(jí)別可以低于或等于這個(gè)類型的訪問級(jí)別。比如說，一個(gè)private級(jí)別的類型別名可以設(shè)定給一個(gè)public、internal、private的類型，但是一個(gè)public級(jí)別的類型別名只能設(shè)定給一個(gè)public級(jí)別的類型，不能設(shè)定給internal或private的類類型。

注意：這條規(guī)則也適用于為滿足協(xié)議一致性而給相關(guān)類型命名別名。