C# 封装详解：访问修饰符与面向对象设计最佳实践

封装被定义为"将一个或多个项封装在物理或逻辑包内的过程"。在面向对象编程方法论中，封装隐藏实现细节。

抽象和封装是面向对象编程的相关特性。抽象让相关信息可见，封装则让程序员能够实现所需的抽象级别。

封装通过访问修饰符实现。访问修饰符定义类成员的作用域和可见性。C# 支持以下访问修饰符：

• Public（公共）
• Private（私有）
• Protected（受保护）
• Internal（内部）
• Protected Internal（受保护的内部）

Public 访问修饰符

Public 允许类将成员变量和成员函数暴露给其他函数和对象。任何公共成员均可从类外部访问。

示例

using System;
namespace RectangleApplication {
    class Rectangle {
        // 成员变量
        public double length;
        public double width;
        
        public double GetArea() {
            return length * width;
        }
        
        public void Display() {
            Console.WriteLine("Length: {0}", length);
            Console.WriteLine("Width: {0}", width);
            Console.WriteLine("Area: {0}", GetArea());
        }
    }
    
    class ExecuteRectangle {
        static void Main(string[] args) {
            Rectangle r = new Rectangle();
            r.length = 4.5;
            r.width = 3.5;
            r.Display();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

输出：

Length: 4.5
Width: 3.5
Area: 15.75

示例中 length 和 width 声明为 public，可通过实例 r 在 Main() 中访问。成员函数 Display() 和 GetArea() 也可直接访问这些变量。

Private 访问修饰符

Private 允许类隐藏成员变量和成员函数，仅同一类内的函数可访问。即使是类的实例也不能访问其私有成员。

示例

using System;
namespace RectangleApplication {
    class Rectangle {
        private double length;
        private double width;
        
        public void Acceptdetails() {
            Console.WriteLine("Enter Length: ");
            length = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("Enter Width: ");
            width = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
        }
        
        public double GetArea() {
            return length * width;
        }
        
        public void Display() {
            Console.WriteLine("Length: {0}", length);
            Console.WriteLine("Width: {0}", width);
            Console.WriteLine("Area: {0}", GetArea());
        }
    }
    
    class ExecuteRectangle {
        static void Main(string[] args) {
            Rectangle r = new Rectangle();
            r.Acceptdetails();
            r.Display();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

输出示例：

Enter Length: 4.4
Enter Width: 3.3
Length: 4.4
Width: 3.3
Area: 14.52

私有字段 length、width 无法从 Main() 直接访问，只能通过公共方法 Acceptdetails() 和 Display() 间接操作。

Protected 访问修饰符

Protected 允许子类访问基类的成员变量和成员函数，用于实现继承。详见继承章节。

Internal 访问修饰符

Internal 允许类将成员暴露给当前程序集内的其他函数和对象。即：具有 internal 修饰符的成员可被定义在同一应用程序中的任何类或方法访问。

示例

using System;
namespace RectangleApplication {
    class Rectangle {
        internal double length;
        internal double width;
        
        double GetArea() {  // 无修饰符，默认 private
            return length * width;
        }
        
        public void Display() {
            Console.WriteLine("Length: {0}", length);
            Console.WriteLine("Width: {0}", width);
            Console.WriteLine("Area: {0}", GetArea());
        }
    }
    
    class ExecuteRectangle {
        static void Main(string[] args) {
            Rectangle r = new Rectangle();
            r.length = 4.5;
            r.width = 3.5;
            r.Display();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

输出：

Length: 4.5
Width: 3.5
Area: 15.75

注意：GetArea() 未声明访问修饰符，类成员默认访问级别为 private。

Protected Internal 访问修饰符

Protected internal 允许类隐藏成员，除同一应用程序内的子类外。也用于实现继承。

访问修饰符对比表