Java 内部类详解

时间 2020-10-25

标签 java 程序员闭包 ide this code 对象继承接口作用域栏目 Java 繁體版

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内部类

一个定义在另外一个类中的类，叫做内部类java

1. 概述

内部类容许你把一些逻辑相关的类组织在一块儿，并控制位于内部的类的可见性，这么看来，内部类就像是一种代码隐藏机制：将类置于其余类的内部，从而隐藏名字与组织代码的模式。程序员

2. 建立内部类

建立内部类的方式就如同你想的同样，把类的定义置于外部类里面闭包

public class Outer {
    
    // 其余一些成员声明
    ...
    
    public class Inner {
        // 其余一些成员声明
        ...
    }
}

3. 连接外部类

内部类与其外部类之间存在一种联系，经过这个联系能够访问外部类的全部成员，而不须要任何特殊条件，能够这么说，内部类拥有其外部类的全部元素的访问权。ide

这是如何作到的呢？当某个外部类的对象建立一个内部类对象时，该内部类对象会秘密地捕获一个指向外部类对象的引用。在你访问外部类成员时，能够经过这个引用选择外部类的成员。全部这些实现的细节由编译器帮忙处理，大多数时候都无需程序员关心。this

4. 使用 .this 和 .new

若是你须要生成对外部类对象的引用，可使用外部类的名字后面紧跟圆点和 thiscode

public class Outer {
    
    public class Inner {
        public Outer getOuter() {
            return Outer.this;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Outer outer = new Outer();
        Outer outer2 = outer.getOuter();
    }
}

若是你想建立某个内部类对象，必须在 new 表达式中提供其外部类的引用，这时须要使用 .new 语法对象

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

若是从外部类的非静态方法以外的位置建立某个内部类对象，要具体指明这个内部类对象的类型：OuterClassName.InnerClassName（在外部类的静态方法中也能够直接指明类型 InnerClassName）继承

5. 向上转型

当将内部类向上转型为其基类（接口），能够很方便地隐藏实现细节，由于外界所获得的只是指向基类或接口的引用。接口

// 这是一个接口
public interface Content {...}

class Outer {
    // 注意这里将访问修饰符设为 private
    private class PContent implements Content {
        ...
    }
    public Content getContent() {
        return new PContent();
    }
}

在 Outer 类中，内部类 PContent 是私有的，除了 Outer 外没有人能够访问。这意味着，客户端程序员若是想了解这些内部类成员，那是要受限制的。客户端程序员没法访问任何新增的、不属于公共接口的方法，也不能向下转型，由于不能访问其名字。作用域

6. 多重嵌套内部类

不管一个内部类被嵌套多少层，它都能透明地访问全部它所嵌入的外部类的全部成员

class MNA {
    private void f() {}
    class A {
        private void g(){}
        public class B {
            void h() {
                g();
                f();
            }
        }
    }
}

public class TestClass {
    public static void main(String[] args) {
        MNA mna = new MNA();
        MNA.A mnaa = mna.new A();
        MNA.A.B mnaab = mnaa.new B();
        mnaab.h();
    }
}

成员内部类

成员内部类是最普通的内部类，它和外部类的成员变量同样，定义在类的内部，能够声明访问修饰符。成员内部类有以下特性：

不能够定义静态成员和方法，由于内部类是外部类的一个成员，只有当外部类初始化时，内部类才能初始化，静态变量属于类级别，在类加载的时候就初始化，因此二者自己在语法上就有矛盾。但能够定义常量。
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）。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：OuterClassName.this.innerClassMember

局部内部类

在方法的做用域内（而不是在其余类的做用域内）建立一个完整的类，这个类被称做局部内部类。因为是定义在方法内，因此不能声明访问修饰符，做用范围仅在声明类的代码块中，但这并不意味着一旦方法做用域执行完毕，局部内部类就不可用了。局部内部类有以下特性：

局部内部类一样不能够定义静态成员和方法
能够无条件访问外部类的全部成员属性和成员方法，但不能访问方法体内的局部变量，除非定义为 final 常量（仔细想一想就知道了，内部类是依靠对外部类的引用进行访问的）

public class Outer {
    
    public Outer method() {
        class Inner {
            ...
        } 
    }
}

匿名内部类

只用一次的没有名字的类，具体看下面的例子：

public class Outer {
    
    public Content method() {
        return new Content() {
            private int i = 11;
            
            @Override
            public int getValue() {
                return i
            }
        }
    }
}

这种奇怪的语法指的是：建立一个继承自 Content 的匿名类的对象。经过 new 表达式返回的这个引用被自动向上转型为 Content 的引用。上述匿名内部类是下述形式的一种简化形式，也就是说，匿名内部类能够看做对成员内部类或局部内部类的一种简写：

public class Outer {
    
    class MyContent implements Content {
        private int i = 11;
            
        @Override
        public int getValue() {
            return i
        }
    }
    
    public Content method() {
        return new MyContent();
    }
}

匿名内部类没有构造器（由于它根本没有名字），若是咱们但愿为匿名内部类作一些初始化操做，那该怎么办呢？若是该匿名内部类的基类构造器有参数，则能够直接使用，但编译器会要求其参数引用是 final（即便你不加，Java8 也会为咱们自动加上 final）。或者经过代码块，模仿构造器的行为来实现初始化。

public class Outer {
    
    public Content method() {
        return new Content(final int a, final int b) {
            private int i = a;
            private int j;
            {
                j = b;
            }
        }
    }
}

静态内部类

若是不须要内部类对象与其外部类对象之间有联系，能够将内部类声明为 static。既然静态内部类不须要与外部类有联系，那么也就没有指向外部类的 this 引用，更像一个独立的类，这意味着：

要建立静态内部类的对象，并不须要其外部类的对象
不能访问非静态的外部类对象，只能访问外部类中的 static 所修饰的成员变量或者是方法

public class Outer {
    public static class Inner {
        private String label;
        public String method1() {
            ...
        }
        static int x = 10;
        public static void method2() {
            ...
        }
    }
}

静态内部类能够做为接口的一部分，由于你放到接口中的任何类都自动是 public 和 static 的，甚至能够在内部类中实现其外部类接口。

public interface ClassInterface {
    void method1();
    class InnerClass implements ClassInterface {
        @Override
        public void method1() {
            ...
        }
    }
}

为何须要内部类？

内部类的第一个用途就是能够操做建立它的外部类的对象，典型的例子就是集合中常使用的迭代器 iterator。这只是其中之一，使用内部类最吸引人的缘由莫过于：

每一个内部类都能独立地继承自某个类或实现某个接口，不管外部类是否继承了某个类或实现某个接口

基于这个特性，使得多重继承成为可能，咱们可让多个内部类以不一样的方式实现不一样的接口，或继承不一样的类。下面这个例子使用了匿名内部类，可能大家已经习觉得常，但别忘了匿名内部类其实就是内部类的一种简写形式。

class D {}

abstract class E {}

class Z extend D {
    E getE() {
        return new E() {};
    }
}

public class TestClass {
    static void setD(D d){}
    static void setE(E e){}
    
    public static void main(String[] args) {
        Z z = new Z();
        setD(z);
        setE(z.getE);
    }
}

另外，内部类也是实现回调的绝佳选择。经过内部类能够实现一个闭包，所谓闭包就是一个可调用的对象，它记录了一些信息。在须要提供闭包来实现回调时，咱们能够采用匿名内部类的方式。

继承内部类

由于内部类的构造器必须链接到其外部类对象的引用，因此在继承内部类时，那个指向外部类对象的引用必须被初始化，而在派生类中又再也不存在这个引用了。要解决这个问题，必须使用特殊的语法来明确说清它们之间的关系。

class WithInner {
    class Inner {}
}

public class InheritInner extends WithInner.Inner {
    InheritInner(WithInner wi) {
        wi.super();
    }
    public static void main(String[] args) {
		WithInner wi = new WithInner();
        InheritInner li = new InheritInner(wi);
    }
}

构造器要传递一个指向外部类对象的引用，此外，还必须显式地调用基类构造器。

内部类能够被覆盖吗？答案是不能。若是建立一个内部类，而后继承其外部类并从新定义此内部类，并不会覆盖该内部类。两个内部类是彻底独立的，各自在本身的命名空间。

内部类标识符

每一个类编译后都会产生一个 .class 文件，内部类也会生成一个 .class 文件，但其命名有严格的规则：外部类的名字 + $ + 内部类的名字，例如 OuterClass.java 生成的 .class 文件包括：

OuterClass.class
OuterClass$InnerClass.class

若是内部类是匿名的，编译器会简单地生成一个数字做为其标识符。若是内部类嵌套在别的内部类之中，只需直接将它们的名字在外部类标识符与 $ 的后面。