10 嵌套类

目前，书中见到的类、接口和枚举类型都定义为顶层类型。也就是说，都是包的直接成员，独立于其他类型。不过，类型还可以嵌套在其他类型中定义。这种类型是嵌套类型（nested type），一般称为“内部类”，是 Java 语言的一个强大功能。

嵌套类型有两个独立的目的，但都和封装有关。

• 如果某个类型需要特别深入地访问另一个类型的内部实现，可以嵌套定义这个类型。作为成员类型的嵌套类型，其访问方式与访问成员变量和方法的方式一样，而且能打破封装的规则。
• 某个类型可能只在特定的情况下需要使用，而且只在非常小的代码区域使用。这个类型应该密封在一个小范围内，因为它其实是实现细节的一部分，应该封装在一个系统的其他部分无法接触到的地方。

嵌套类型也可以理解为通过某种方式和其他类型绑定在一起的类型，不作为完全独立的实体真实存在。类型能通过四种不同的方式嵌套在其他类型中。

提示　内部类编译成功后生成的字节码文件是“外部类$内部类.class”。

• 静态成员类型
  静态成员类型是定义为其他类型静态成员的类型。嵌套的接口、枚举和注解始终都是静态成员类型（就算不使用 static 关键字也是）。

• 非静态成员类
  “非静态成员类型”就是没使用 static 声明的成员类型。只有类才能作为非静态成员类型。

• 局部类
  局部类是在 Java 代码块中定义的类，只在这个块中可见。接口、枚举和注解不能定义为局部类型。

• 匿名局部(内部)类
  匿名类也是一种局部类，但对 Java 语言来说没有有意义的名称。因此没有名字。接口、枚举和注解不能定义为匿名类型。

“嵌套类型”这个术语虽然正确且准确，但开发者并没有普遍使用，大多数 Java 程序员使用的是一个意义模糊的术语——“内部类”。根据语境的不同，这个术语可以指代非静态成员类、局部类或匿名类，但不能指代静态成员类型，因此使用“内部类”这个术语时无法区分指代的是哪种嵌套类型。

虽然表示各种嵌套类型的术语并不总是那么明确，但幸运的是，从语境中一般都能确定应该使用哪种句法。

下面详细介绍这四种嵌套类型。每种类型都用单独的一节介绍其特性，使用时的限制，以及专用的 Java 句法。

局部类在一个 Java 代码块中声明，不是类的成员。只有类才能局部定义，接口、枚举类型和注解类型都必须是顶层类型或静态成员类型。局部类往往在方法中定义，但也可以在类的静态初始化程序或实例初始化程序中定义。

因为所有 Java 代码块都在类中，所以局部类都嵌套在外层类中。因此，局部类和成员类有很多共同的特性。局部类往往更适合看成完全不同的嵌套类型。

1. 局部类的特性
   局部类有如下两个有趣的特性：
   和成员类一样，局部类和外层实例关联，而且能访问外层类的任何成员，包括私有成员；
   除了能访问外层类定义的字段之外，局部类还能访问局部方法的作用域中声明为 final 的任何局部变量、方法参数和异常参数。
2. 局部类的限制
   局部类有如下限制。

• 局部类的名称只存在于定义它的块中，在块的外部不能使用。（但是要注意，在类的作用域中创建的局部类实例，在这个作用域之外仍能使用。稍后本节会详细说明这种情况。）
• 局部类不能声明为 public、protected、private 或 static。
• 与成员类的原因一样，局部类不能包含静态字段、方法或类。唯一的例外是同时使用 static 和 final 声明的常量。
• 接口、枚举类型和注解类型不能局部定义。
• 局部类和成员类一样，不能与任何外层类同名。
• 前面说过，局部类能使用同一个作用域中的局部变量、方法参数和异常参数，但这些变量或参数必须声明为 final。这是因为，局部类实例的生命周期可能比定义它的方法的执行时间长很多。

局部类用到的每个局部变量都有一个私有内部副本（这些副本由 javac 自动生成）。只有把局部变量声明为 final 才能保证局部变量和私有副本始终保持一致。

这一点从下述代码中可以看出：

public class Weird {
  // 静态成员接口，下面会用到
  public static interface IntHolder { public int getValue(); }

  public static void main(String[] args) {
    IntHolder[] holders = new IntHolder[10];
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
      final int fi = i;

      // 局部类
      class MyIntHolder implements IntHolder {
        // 使用前面定义的final变量
        public int getValue() { return fi; }
      }
      holders[i] = new MyIntHolder();
    }

    // 局部类不在作用域中了，因此不能使用
    // 但是在数组中保存有这个类的10个有效实例
    // 局部变量fi现在已经不在作用域中了
    // 但仍然在那10个对象getValue()方法的作用域中
    // 因此，可以在每个对象上调用getValue()方法，打印fi的值
    // 下述代码打印数字 0 到 9
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
      System.out.println(holders[i].getValue());
    }
  }
}