Java内部类

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概述

什么是内部类：一个类还可以放在另一个类的内部，称之为内部类，相对而言，包含它的类称之为外部类。

内部类与包含它的外部类有比较密切的关系，而与其他类关系不大，定义在类内部，可以实现对外部完全隐藏，可以有更好的封装性，代码实现上也往往更为简洁。

内部类只是Java编译器的概念，对于Java虚拟机而言，它是不知道内部类这回事的，每个内部类最后都会被编译为一个独立的类，生成一个独立的字节码文件。

内部类的好处：内部类可以方便地访问外部类的私有变量，可以声明为private从而实现对外完全隐藏，相关代码写在一起，写法也更为简洁。

4种内部类

主要有4种内部类：

❑ 静态内部类。

❑ 成员内部类。

❑ 方法内部类。

❑ 匿名内部类。

方法内部类是在一个方法内定义和使用的；匿名内部类使用范围更小，它们都不能在外部使用；成员内部类和静态内部类可以被外部使用，不过它们都可以被声明为private，这样，外部就不能使用了。

静态内部类

定义：静态内部类与静态变量和静态方法定义的位置一样，也带有static关键字，只是它定义的是类。

静态内部类除了位置放在其他类内部外，它与一个独立的类差别不大，可以有静态变量、静态方法、成员方法、成员变量、构造方法等。（就是一个类，使用了static修饰）

静态内部类与外部类的联系也不大（与其他内部类相比）。它可以访问外部类的静态变量和方法，但不可以访问实例变量和方法。在类内部，可以直接使用内部静态类。public静态内部类可以被外部使用，只是需要通过“外部类.静态内部类”的方式使用。

静态内部类的实现原理

实际上会生成两个类，一个是外部类，另一个是”外部类$内部类“。

内部类访问了外部类的一个私有静态变量，而我们知道私有变量是不能被类外部访问的，Java的解决方法是：自动为外部类生成一个非私有访问方法access$0，它返回这个私有静态变量。

静态内部类的使用场景

静态内部类的使用场景是很多的，如果它与外部类关系密切，且不依赖于外部类实例，则可以考虑定义为静态内部类。

Java API中使用静态内部类的例子：

❑ Integer类内部有一个私有静态内部类IntegerCache，用于支持整数的自动装箱。

❑ 表示链表的LinkedList类内部有一个私有静态内部类Node，表示链表中的每个节点。

❑ Character类内部有一个public静态内部类UnicodeBlock，用于表示一个Unicode block。

成员内部类

成员内部类，与静态内部类不同，除了静态变量和方法，成员内部类还可以直接访问外部类的实例变量和方法。

成员内部类还可以通过“外部类．this.xxx”的方式引用外部类的实例变量和方法。这种写法一般在重名的情况下使用，如果没有重名，那么“外部类.this.”是多余的。

与静态内部类不同点

成员内部类对象总是与一个外部类对象相连的，在外部使用时，它不能直接通过newOuter.Inner()的方式创建对象，而是要先将创建一个Outer类对象。

创建内部类对象的语法是“外部类对象．new 内部类()”，如outer.new Inner()。

成员内部类中不可以定义静态变量和方法（final变量例外，它等同于常量）。

Java为什么要有这个规定呢？可以这么理解，这些内部类是与外部实例相连的，不应独立使用，而静态变量和方法作为类型的属性和方法，一般是独立使用的，在内部类中意义不大，而如果内部类确实需要静态变量和方法，那么也可以挪到外部类中。

成员内部类实现原理

以下面的代码为例：

上面的代码会生成两个类，一个是Outer，另一个是Outer$Inner，它们的代码大概如下所示：

Outer$Inner类有个实例变量outer指向外部类的对象，它在构造方法中被初始化，Outer在新建Outer$Inner对象时给它传递当前对象，由于内部类访问了外部类的私有变量和方法，外部类Outer生成了两个非私有静态方法：access$0用于访问变量a, access$1用于访问方法action。

应用场景

如果内部类与外部类关系密切，需要访问外部类的实例变量或方法，则可以考虑定义为成员内部类。外部类的一些方法的返回值可能是某个接口，为了返回这个接口，外部类方法可能使用内部类实现这个接口，这个内部类可以被设为private，对外完全隐藏。

例：在Java API的类LinkedList中，它的两个方法listIterator和descendingIterator的返回值都是接口Iterator，调用者可以通过Iterator接口对链表遍历，listIterator和descend-ingIterator内部分别使用了成员内部类ListItr和DescendingIterator，这两个内部类都实现了接口Iterator。

方法内部类

内部类还可以定义在一个方法体中。方法内部类只能在定义的方法内被使用。

如果方法是实例方法，则除了静态变量和方法，内部类还可以直接访问外部类的实例变量和方法。
如果方法是静态方法，则方法内部类只能访问外部类的静态变量和方法。
方法内部类还可以直接访问方法的参数和方法中的局部变量，不过，这些变量必须被声明为final。

方法内部类实现原理

示例代码：

内部实现时，同样生成两个类，代码大概如下：

与成员内部类类似，OuterInner类也有一个实例变量outer指向外部对象，在构造方法中被初始化，对外部私有实例变量的访问也是通过Outer添加的方法access$0来进行的。

方法内部类可以访问方法中的参数和局部变量，这是通过在构造方法中传递参数来实现的，如OuterInner构造方法中有参数int param，在新建OuterInner对象时，Outer类将方法中的参数传递给了内部类，如OuterInner inner = new OuterInner(this, param); 。在上面的代码中，String str并没有被作为参数传递，这是因为它被定义为了常量，在生成的代码中，可以直接使用它的值。

这也解释了为什么方法内部类访问外部方法中的参数和局部变量时，这些变量必须被声明为final，因为实际上，方法内部类操作的并不是外部的变量，而是它自己的实例变量(最后一行：System.out.println("local var" + "hello");)，只是这些变量的值和外部一样，对这些变量赋值，并不会改变外部的值，为避免混淆，所以干脆强制规定必须声明为final。

如果的确需要修改外部的变量，那么可以将变量改为只含该变量的数组，修改数组中的值。

匿名内部类

匿名内部类没有单独的类定义，它在创建对象的同时定义类。

匿名内部类是与new关联的，在创建对象的时候定义类，new后面是父类或者父接口，然后是圆括号()，里面可以是传递给父类构造方法的参数，最后是大括号{}，里面是类的定义。

语法如下：

或者

匿名内部类只能被使用一次，用来创建一个对象。

它没有名字，没有构造方法，但可以根据参数列表，调用对应的父类构造方法。
它可以定义实例变量和方法，可以有初始化代码块，初始化代码块可以起到构造方法的作用，只是构造方法可以有多个，而初始化代码块只能有一份。因为没有构造方法，它自己无法接受参数，如果必须要参数，则应该使用其他内部类。
与方法内部类一样，匿名内部类也可以访问外部类的所有变量和方法，可以访问方法中的final参数和局部变量。

实现原理

每个匿名内部类也都被生成为一个独立的类，只是类的名字以外部类加数字编号，没有有意义的名字。