Java内部类详解

时间 2019-11-11

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Java内部类详解html

　　提及内部类这个词，想必不少人都不陌生，可是又会以为不熟悉。缘由是平时编写代码时可能用到的场景很少，用得最多的是在有事件监听的状况下，而且即便用到也不多去总结内部类的用法。今天咱们就来一探究竟。下面是本文的目录大纲：java

　　一.内部类基础面试

　　二.深刻理解内部类ide

　　三.内部类的使用场景和好处this

　　四.常见的与内部类相关的笔试面试题spa

　　如有不正之处，请多谅解并欢迎批评指正。线程

　　请尊重做者劳动成果，转载请标明原文连接：指针

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一.内部类基础

　　在Java中，能够将一个类定义在另外一个类里面或者一个方法里面，这样的类称为内部类。普遍意义上的内部类通常来讲包括这四种：成员内部类、局部内部类、匿名内部类和静态内部类。下面就先来了解一下这四种内部类的用法。htm

　　1.成员内部类

　　成员内部类是最普通的内部类，它的定义为位于另外一个类的内部，形以下面的形式：

class Circle {
    double radius = 0;
     
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
     
    class Draw {     //内部类
        public void drawSahpe() {
            System.out.println("drawshape");
        }
    }
}

　　这样看起来，类Draw像是类Circle的一个成员，Circle称为外部类。成员内部类能够无条件访问外部类的全部成员属性和成员方法（包括private成员和静态成员）。

class Circle {
    private double radius = 0;
    public static int count =1;
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
     
    class Draw {     //内部类
        public void drawSahpe() {
            System.out.println(radius);  //外部类的private成员
            System.out.println(count);   //外部类的静态成员
        }
    }
}

　　不过要注意的是，当成员内部类拥有和外部类同名的成员变量或者方法时，会发生隐藏现象，即默认状况下访问的是成员内部类的成员。若是要访问外部类的同名成员，须要如下面的形式进行访问：

1 2	外部类.this.成员变量外部类.this.成员方法

　　虽然成员内部类能够无条件地访问外部类的成员，而外部类想访问成员内部类的成员却不是这么为所欲为了。在外部类中若是要访问成员内部类的成员，必须先建立一个成员内部类的对象，再经过指向这个对象的引用来访问：

class Circle {
    private double radius = 0;
 
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
        getDrawInstance().drawSahpe();   //必须先建立成员内部类的对象，再进行访问
    }
     
    private Draw getDrawInstance() {
        return new Draw();
    }
     
    class Draw {     //内部类
        public void drawSahpe() {
            System.out.println(radius);  //外部类的private成员
        }
    }
}

　　成员内部类是依附外部类而存在的，也就是说，若是要建立成员内部类的对象，前提是必须存在一个外部类的对象。建立成员内部类对象的通常方式以下：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        //第一种方式：
        Outter outter = new Outter();
        Outter.Inner inner = outter.new Inner();  //必须经过Outter对象来建立
         
        //第二种方式：
        Outter.Inner inner1 = outter.getInnerInstance();
    }
}
 
class Outter {
    private Inner inner = null;
    public Outter() {
         
    }
     
    public Inner getInnerInstance() {
        if(inner == null)
            inner = new Inner();
        return inner;
    }
      
    class Inner {
        public Inner() {
             
        }
    }
}

　　内部类能够拥有private访问权限、protected访问权限、public访问权限及包访问权限。好比上面的例子，若是成员内部类Inner用private修饰，则只能在外部类的内部访问，若是用public修饰，则任何地方都能访问；若是用protected修饰，则只能在同一个包下或者继承外部类的状况下访问；若是是默认访问权限，则只能在同一个包下访问。这一点和外部类有一点不同，外部类只能被public和包访问两种权限修饰。我我的是这么理解的，因为成员内部类看起来像是外部类的一个成员，因此能够像类的成员同样拥有多种权限修饰。

　　2.局部内部类

　　局部内部类是定义在一个方法或者一个做用域里面的类，它和成员内部类的区别在于局部内部类的访问仅限于方法内或者该做用域内。

class People{
    public People() {
         
    }
}
 
class Man{
    public Man(){
         
    }
     
    public People getWoman(){
        class Woman extends People{   //局部内部类
            int age =0;
        }
        return new Woman();
    }
}

　　注意，局部内部类就像是方法里面的一个局部变量同样，是不能有public、protected、private以及static修饰符的。

　　3.匿名内部类

　　匿名内部类应该是平时咱们编写代码时用得最多的，在编写事件监听的代码时使用匿名内部类不但方便，并且使代码更加容易维护。下面这段代码是一段Android事件监听代码：

scan_bt.setOnClickListener(new OnClickListener() {
             
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // TODO Auto-generated method stub
                 
            }
        });
         
        history_bt.setOnClickListener(new OnClickListener() {
             
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // TODO Auto-generated method stub
                 
            }
        });

　　这段代码为两个按钮设置监听器，这里面就使用了匿名内部类。这段代码中的：

new OnClickListener() {
             
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // TODO Auto-generated method stub
                 
            }
        }

　　就是匿名内部类的使用。代码中须要给按钮设置监听器对象，使用匿名内部类可以在实现父类或者接口中的方法状况下同时产生一个相应的对象，可是前提是这个父类或者接口必须先存在才能这样使用。固然像下面这种写法也是能够的，跟上面使用匿名内部类达到效果相同。

private void setListener()
{
    scan_bt.setOnClickListener(new Listener1());       
    history_bt.setOnClickListener(new Listener2());
}
 
class Listener1 implements View.OnClickListener{
    @Override
    public void onClick(View v) {
    // TODO Auto-generated method stub
             
    }
}
 
class Listener2 implements View.OnClickListener{
    @Override
    public void onClick(View v) {
    // TODO Auto-generated method stub
             
    }
}

　　这种写法虽然能达到同样的效果，可是既冗长又难以维护，因此通常使用匿名内部类的方法来编写事件监听代码。一样的，匿名内部类也是不能有访问修饰符和static修饰符的。

　　匿名内部类是惟一一种没有构造器的类。正由于其没有构造器，因此匿名内部类的使用范围很是有限，大部分匿名内部类用于接口回调。匿名内部类在编译的时候由系统自动起名为Outter$1.class。通常来讲，匿名内部类用于继承其余类或是实现接口，并不须要增长额外的方法，只是对继承方法的实现或是重写。

　　4.静态内部类

　　静态内部类也是定义在另外一个类里面的类，只不过在类的前面多了一个关键字static。静态内部类是不须要依赖于外部类的，这点和类的静态成员属性有点相似，而且它不能使用外部类的非static成员变量或者方法，这点很好理解，由于在没有外部类的对象的状况下，能够建立静态内部类的对象，若是容许访问外部类的非static成员就会产生矛盾，由于外部类的非static成员必须依附于具体的对象。

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        Outter.Inner inner = new Outter.Inner();
    }
}
 
class Outter {
    public Outter() {
         
    }
     
    static class Inner {
        public Inner() {
             
        }
    }
}

二.深刻理解内部类

　　1.为何成员内部类能够无条件访问外部类的成员？

　　在此以前，咱们已经讨论过了成员内部类能够无条件访问外部类的成员，那具体到底是如何实现的呢？下面经过反编译字节码文件看看究竟。事实上，编译器在进行编译的时候，会将成员内部类单独编译成一个字节码文件，下面是Outter.java的代码：

public class Outter {
    private Inner inner = null;
    public Outter() {
         
    }
     
    public Inner getInnerInstance() {
        if(inner == null)
            inner = new Inner();
        return inner;
    }
      
    protected class Inner {
        public Inner() {
             
        }
    }
}

　　编译以后，出现了两个字节码文件：

　　反编译Outter$Inner.class文件获得下面信息：

E:\Workspace\Test\bin\com\cxh\test2>javap -v Outter$Inner
Compiled from "Outter.java"
public class com.cxh.test2.Outter$Inner extends java.lang.Object
  SourceFile: "Outter.java"
  InnerClass:
   #24= #1 of #22; //Inner=class com/cxh/test2/Outter$Inner of class com/cxh/tes
t2/Outter
  minor version: 0
  major version: 50
  Constant pool:
const #1 = class        #2;     //  com/cxh/test2/Outter$Inner
const #2 = Asciz        com/cxh/test2/Outter$Inner;
const #3 = class        #4;     //  java/lang/Object
const #4 = Asciz        java/lang/Object;
const #5 = Asciz        this$0;
const #6 = Asciz        Lcom/cxh/test2/Outter;;
const #7 = Asciz        <init>;
const #8 = Asciz        (Lcom/cxh/test2/Outter;)V;
const #9 = Asciz        Code;
const #10 = Field       #1.#11; //  com/cxh/test2/Outter$Inner.this$0:Lcom/cxh/t
est2/Outter;
const #11 = NameAndType #5:#6;//  this$0:Lcom/cxh/test2/Outter;
const #12 = Method      #3.#13; //  java/lang/Object."<init>":()V
const #13 = NameAndType #7:#14;//  "<init>":()V
const #14 = Asciz       ()V;
const #15 = Asciz       LineNumberTable;
const #16 = Asciz       LocalVariableTable;
const #17 = Asciz       this;
const #18 = Asciz       Lcom/cxh/test2/Outter$Inner;;
const #19 = Asciz       SourceFile;
const #20 = Asciz       Outter.java;
const #21 = Asciz       InnerClasses;
const #22 = class       #23;    //  com/cxh/test2/Outter
const #23 = Asciz       com/cxh/test2/Outter;
const #24 = Asciz       Inner;
 
{
final com.cxh.test2.Outter this$0;
 
public com.cxh.test2.Outter$Inner(com.cxh.test2.Outter);
  Code:
   Stack=2, Locals=2, Args_size=2
   0:   aload_0
   1:   aload_1
   2:   putfield        #10; //Field this$0:Lcom/cxh/test2/Outter;
   5:   aload_0
   6:   invokespecial   #12; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   9:   return
  LineNumberTable:
   line 16: 0
   line 18: 9
 
  LocalVariableTable:
   Start  Length  Slot  Name   Signature
   0      10      0    this       Lcom/cxh/test2/Outter$Inner;
 
 
}

　　第11行到35行是常量池的内容，下面逐一第38行的内容：

final com.cxh.test2.Outter this$0;

　　这行是一个指向外部类对象的指针，看到这里想必你们豁然开朗了。也就是说编译器会默认为成员内部类添加了一个指向外部类对象的引用，那么这个引用是如何赋初值的呢？下面接着看内部类的构造器：

public com.cxh.test2.Outter$Inner(com.cxh.test2.Outter);

　　从这里能够看出，虽然咱们在定义的内部类的构造器是无参构造器，编译器仍是会默认添加一个参数，该参数的类型为指向外部类对象的一个引用，因此成员内部类中的Outter this&0 指针便指向了外部类对象，所以能够在成员内部类中随意访问外部类的成员。从这里也间接说明了成员内部类是依赖于外部类的，若是没有建立外部类的对象，则没法对Outter this&0引用进行初始化赋值，也就没法建立成员内部类的对象了。

　　2.为何局部内部类和匿名内部类只能访问局部final变量？

　　想必这个问题也曾经困扰过不少人，在讨论这个问题以前，先看下面这段代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
         
    }
     
    public void test(final int b) {
        final int a = 10;
        new Thread(){
            public void run() {
                System.out.println(a);
                System.out.println(b);
            };
        }.start();
    }
}

　　这段代码会被编译成两个class文件：Test.class和Test1.class。默认状况下，编译器会为匿名内部类和局部内部类起名为Outterx.class（x为正整数）。

　　根据上图可知，test方法中的匿名内部类的名字被起为 Test$1。

　　上段代码中，若是把变量a和b前面的任一个final去掉，这段代码都编译不过。咱们先考虑这样一个问题：

　　当test方法执行完毕以后，变量a的生命周期就结束了，而此时Thread对象的生命周期极可能尚未结束，那么在Thread的run方法中继续访问变量a就变成不可能了，可是又要实现这样的效果，怎么办呢？Java采用了复制的手段来解决这个问题。将这段代码的字节码反编译能够获得下面的内容：

　　咱们看到在run方法中有一条指令：

bipush 10

　　这条指令表示将操做数10压栈，表示使用的是一个本地局部变量。这个过程是在编译期间由编译器默认进行，若是这个变量的值在编译期间能够肯定，则编译器默认会在匿名内部类（局部内部类）的常量池中添加一个内容相等的字面量或直接将相应的字节码嵌入到执行字节码中。这样一来，匿名内部类使用的变量是另外一个局部变量，只不过值和方法中局部变量的值相等，所以和方法中的局部变量彻底独立开。

　　下面再看一个例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
         
    }
     
    public void test(final int a) {
        new Thread(){
            public void run() {
                System.out.println(a);
            };
        }.start();
    }
}

　　反编译获得：

　　咱们看到匿名内部类Test$1的构造器含有两个参数，一个是指向外部类对象的引用，一个是int型变量，很显然，这里是将变量test方法中的形参a以参数的形式传进来对匿名内部类中的拷贝（变量a的拷贝）进行赋值初始化。

　　也就说若是局部变量的值在编译期间就能够肯定，则直接在匿名内部里面建立一个拷贝。若是局部变量的值没法在编译期间肯定，则经过构造器传参的方式来对拷贝进行初始化赋值。

　　从上面能够看出，在run方法中访问的变量a根本就不是test方法中的局部变量a。这样一来就解决了前面所说的生命周期不一致的问题。可是新的问题又来了，既然在run方法中访问的变量a和test方法中的变量a不是同一个变量，当在run方法中改变变量a的值的话，会出现什么状况？

　　对，会形成数据不一致性，这样就达不到本来的意图和要求。为了解决这个问题，java编译器就限定必须将变量a限制为final变量，不容许对变量a进行更改（对于引用类型的变量，是不容许指向新的对象），这样数据不一致性的问题就得以解决了。

　　到这里，想必你们应该清楚为什么方法中的局部变量和形参都必须用final进行限定了。

　　3.静态内部类有特殊的地方吗？

　　从前面能够知道，静态内部类是不依赖于外部类的，也就说能够在不建立外部类对象的状况下建立内部类的对象。另外，静态内部类是不持有指向外部类对象的引用的，这个读者能够本身尝试反编译class文件看一下就知道了，是没有Outter this&0引用的。

三.内部类的使用场景和好处

　　为何在Java中须要内部类？总结一下主要有如下四点：

　　1.每一个内部类都能独立的继承一个接口的实现，因此不管外部类是否已经继承了某个(接口的)实现，对于内部类都没有影响。内部类使得多继承的解决方案变得完整，

　　2.方便将存在必定逻辑关系的类组织在一块儿，又能够对外界隐藏。

　　3.方便编写事件驱动程序

　　4.方便编写线程代码

　　我的以为第一点是最重要的缘由之一，内部类的存在使得Java的多继承机制变得更加完善。