全面解读Java编程中的内部类

Java内部类及其实例化
在 Java 中，允许在一个类（或方法、语句块）的内部定义另一个类，称为内部类(Inner Class)，有时也称为嵌套类(Nested Class)。

内部类和外层封装它的类之间存在逻辑上的所属关系，一般只用在定义它的类或语句块之内，实现一些没有通用意义的功能逻辑，在外部引用它时必须给出完整的名称。

使用内部类的主要原因有：
内部类可以访问外部类中的数据，包括私有的数据。
内部类可以对同一个包中的其他类隐藏起来。
当想要定义一个回调函数且不想编写大量代码时，使用匿名(anonymous)内部类比较便捷。
减少类的命名冲突。

请看下面的例子：

public class Outer {
  private int size;
  public class Inner {
    private int counter = 10;
    public void doStuff() {
      size++;
    }
  }
  public static void main(String args[]) {
    Outer outer = new Outer();
    Inner inner = outer.new Inner();
    inner.doStuff();
    System.out.println(outer.size);
    System.out.println(inner.counter);
    // 编译错误，外部类不能访问内部类的变量
    System.out.println(counter);
  }
}

这段代码定义了一个外部类 Outer，它包含了一个内部类 Inner。将错误语句注释掉，编译，会生成两个 .class 文件：Outer.class 和 Outer$Inner.class。也就是说，内部类会被编译成独立的字节码文件。

内部类是一种编译器现象，与虚拟机无关。编译器将会把内部类翻译成用 $ 符号分隔外部类名与内部类名的常规类文件，而虚拟机则对此一无所知。

注意：必须先有外部类的对象才能生成内部类的对象，因为内部类需要访问外部类中的成员变量，成员变量必须实例化才有意义。

内部类是 Java 1.1 的新增特性，有些程序员认为这是一个值得称赞的进步，但是内部类的语法很复杂，严重破坏了良好的代码结构， 违背了Java要比C++更加简单的设计理念。

内部类看似增加了―些优美有趣，实属没必要的特性，这是不是也让Java开始走上了许多语言饱受折磨的毁灭性道路呢？本教程并不打算就这个问题给予一个肯定的答案。

Java静态内部类、匿名内部类、成员式内部类和局部内部类
内部类可以是静态(static)的，可以使用 public、protected 和 private 访问控制符，而外部类只能使用 public，或者默认。
成员式内部类

在外部类内部直接定义（不在方法内部或代码块内部）的类就是成员式内部类，它可以直接使用外部类的所有变量和方法，即使是 private 的。外部类要想访问内部类的成员变量和方法，则需要通过内部类的对象来获取。

请看下面的代码：

public class Outer{
  private int size;
  public class Inner {
    public void dostuff() {
      size++;
    }
  }
  public void testTheInner() {
    Inner in = new Inner();
    in.dostuff();
  }
}

成员式内部类如同外部类的一个普通成员。

成员式内部类可以使用各种修饰符，包括 public、protected、private、static、final 和 abstract，也可以不写。

若有 static 修饰符，就为类级，否则为对象级。类级可以通过外部类直接访问，对象级需要先生成外部的对象后才能访问。

非静态内部类中不能声明任何 static 成员。

内部类可以相互调用，例如：

class A {
  // B、C 间可以互相调用
  class B {}
  class C {}
}

成员式内部类的访问

内部类的对象以成员变量的方式记录其所依赖的外层类对象的引用，因而可以找到该外层类对象并访问其成员。该成员变量是系统自动为非 static 的内部类添加的，名称约定为“outClassName.this”。

1) 使用内部类中定义的非静态变量和方法时，要先创建外部类的对象，再由“outObjectName.new”操作符创建内部类的对象，再调用内部类的方法，如下所示：

public class Demo{
  public static void main(String[] args) {
    Outer outer = new Outer();
    Outer.Inner inner = outer.new Inner();
    inner.dostuff();
  }
}
class Outer{
  private int size;
  class Inner{
    public void dostuff() {
      size++;
    }
  }
}

2) static 内部类相当于其外部类的 static 成员，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。示例如下：

public class Demo{
  public static void main(String[] args) {
    Outer.Inner inner = new Outer.Inner();
    inner.dostuff();
  }
}
class Outer{
  private static int size;
  static class Inner {
    public void dostuff() {
      size++;
      System.out.println("size=" + size);
    }
  }
}

运行结果：

size=1

3) 由于内部类可以直接访问其外部类的成分，因此当内部类与其外部类中存在同名属性或方法时，也将导致命名冲突。所以在多层调用时要指明，如下所示：

public class Outer{
  private int size;
  public class Inner{
    private int size;
    public void dostuff(int size){
      size++; // 局部变量 size;
      this.size; // 内部类的 size
      Outer.this.size++; // 外部类的 size
    }
  }
}

局部内部类

局部内部类(Local class)是定义在代码块中的类。它们只在定义它们的代码块中是可见的。

局部类有几个重要特性：

• 仅在定义了它们的代码块中是可见的；
• 可以使用定义它们的代码块中的任何局部 final 变量；
• 局部类不可以是 static 的，里边也不能定义 static 成员；
• 局部类不可以用 public、private、protected 修饰，只能使用缺省的；

局部类可以是 abstract 的。

请看下面的代码：

public class Outer {
  public static final int TOTAL_NUMBER = 5;
  public int id = 123;
  public void func() {
    final int age = 15;
    String str = "http://www.weixueyuan.net";
    class Inner {
      public void innerTest() {
        System.out.println(TOTAL_NUMBER);
        System.out.println(id);
        // System.out.println(str);不合法，只能访问本地方法的final变量
        System.out.println(age);
      }
    }
    new Inner().innerTest();
  }
  public static void main(String[] args) {
    Outer outer = new Outer();
    outer.func();
  }
}

运行结果：

5
123
15

匿名内部类

匿名内部类是局部内部类的一种特殊形式，也就是没有变量名指向这个类的实例，而且具体的类实现会写在这个内部类里面。

注意：匿名类必须继承一个父类或实现一个接口。

不使用匿名内部类来实现抽象方法：

abstract class Person {
  public abstract void eat();
}
class Child extends Person {
  public void eat() {
    System.out.println("eat something");
  }
}
public class Demo {
  public static void main(String[] args) {
    Person p = new Child();
    p.eat();
  }
}

运行结果：

eat something

可以看到，我们用Child继承了Person类，然后实现了Child的一个实例，将其向上转型为Person类的引用。但是，如果此处的Child类只使用一次，那么将其编写为独立的一个类岂不是很麻烦？

这个时候就引入了匿名内部类。使用匿名内部类实现：

abstract class Person {
  public abstract void eat();
}
public class Demo {
  public static void main(String[] args){
    
    // 继承 Person 类
    new Person() {
      public void eat() {
        System.out.println("eat something");
      }
    }.eat();
  }
}

可以看到，匿名类继承了 Person 类并在大括号中实现了抽象类的方法。

内部类的语法比较复杂，实际开发中也较少用到，本教程不打算进行深入讲解，各位读者也不应该将内部类作为学习Java的重点。