說(shuō)起內(nèi)部類(lèi)這個(gè)詞，想必很多人都不陌生，但是又會(huì)覺(jué)得不熟悉。原因是平時(shí)編寫(xiě)代碼時(shí)可能用到的場(chǎng)景不多，用得最多的是在有事件監(jiān)聽(tīng)的情況下，并且即使用到也很少去總結(jié)內(nèi)部類(lèi)的用法。今天我們就來(lái)一探究竟。下面是本文的目錄大綱：
一.內(nèi)部類(lèi)基礎(chǔ)
二.深入理解內(nèi)部類(lèi)
三.內(nèi)部類(lèi)的使用場(chǎng)景和好處
一.內(nèi)部類(lèi)基礎(chǔ)
在Java中，可以將一個(gè)類(lèi)定義在另一個(gè)類(lèi)里面或者一個(gè)方法里面，這樣的類(lèi)稱(chēng)為內(nèi)部類(lèi)。廣泛意義上的內(nèi)部類(lèi)一般來(lái)說(shuō)包括這四種：成員內(nèi)部類(lèi)、局部?jī)?nèi)部類(lèi)、匿名內(nèi)部類(lèi)和靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)。下面就先來(lái)了解一下這四種內(nèi)部類(lèi)的用法。
1.成員內(nèi)部類(lèi)
成員內(nèi)部類(lèi)是最普通的內(nèi)部類(lèi)，它的定義為位于另一個(gè)類(lèi)的內(nèi)部，形如下面的形式：
class Circle {
double radius = 0;
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
class Draw { //內(nèi)部類(lèi)
public void drawSahpe() {`
System.out.println("drawshape");
}
}
}
這樣看起來(lái)，類(lèi)Draw像是類(lèi)Circle的一個(gè)成員，Circle稱(chēng)為外部類(lèi)。成員內(nèi)部類(lèi)可以無(wú)條件訪問(wèn)外部類(lèi)的所有成員屬性和成員方法（包括private成員和靜態(tài)成員）。
class Circle {
private double radius = 0;
public static int count =1;
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
class Draw { //內(nèi)部類(lèi)
public void drawSahpe() {
System.out.println(radius); //外部類(lèi)的private成員`
System.out.println(count); //外部類(lèi)的靜態(tài)成員`
}
}
}
不過(guò)要注意的是，當(dāng)成員內(nèi)部類(lèi)擁有和外部類(lèi)同名的成員變量或者方法時(shí)，會(huì)發(fā)生隱藏現(xiàn)象，即默認(rèn)情況下訪問(wèn)的是成員內(nèi)部類(lèi)的成員。如果要訪問(wèn)外部類(lèi)的同名成員，需要以下面的形式進(jìn)行訪問(wèn)：
外部類(lèi).this.成員變量
外部類(lèi).this.成員方法
雖然成員內(nèi)部類(lèi)可以無(wú)條件地訪問(wèn)外部類(lèi)的成員，而外部類(lèi)想訪問(wèn)成員內(nèi)部類(lèi)的成員卻不是這么隨心所欲了。在外部類(lèi)中如果要訪問(wèn)成員內(nèi)部類(lèi)的成員，必須先創(chuàng)建一個(gè)成員內(nèi)部類(lèi)的對(duì)象，再通過(guò)指向這個(gè)對(duì)象的引用來(lái)訪問(wèn)：
class Circle {
private double radius = 0;
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
getDrawInstance().drawSahpe(); //必須先創(chuàng)建成員內(nèi)部類(lèi)的對(duì)象，再進(jìn)行訪問(wèn)`
}
`private` `Draw getDrawInstance() {`
`return` `new` `Draw();`
`}`
class Draw { //內(nèi)部類(lèi)
public void drawSahpe() {
System.out.println(radius); //外部類(lèi)的private成員`
}
}
}
成員內(nèi)部類(lèi)是依附外部類(lèi)而存在的，也就是說(shuō)，如果要?jiǎng)?chuàng)建成員內(nèi)部類(lèi)的對(duì)象，前提是必須存在一個(gè)外部類(lèi)的對(duì)象。創(chuàng)建成員內(nèi)部類(lèi)對(duì)象的一般方式如下：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//第一種方式：
Outter outter = new Outter();
Outter.Inner inner = outter.new Inner(); //必須通過(guò)Outter對(duì)象來(lái)創(chuàng)建`
//第二種方式：
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() {
}
}
}
內(nèi)部類(lèi)可以擁有private訪問(wèn)權(quán)限、protected訪問(wèn)權(quán)限、public訪問(wèn)權(quán)限及包訪問(wèn)權(quán)限。比如上面的例子，如果成員內(nèi)部類(lèi)Inner用private修飾，則只能在外部類(lèi)的內(nèi)部訪問(wèn)，如果用public修飾，則任何地方都能訪問(wèn)；如果用protected修飾，則只能在同一個(gè)包下或者繼承外部類(lèi)的情況下訪問(wèn)；如果是默認(rèn)訪問(wèn)權(quán)限，則只能在同一個(gè)包下訪問(wèn)。這一點(diǎn)和外部類(lèi)有一點(diǎn)不一樣，外部類(lèi)只能被public和包訪問(wèn)兩種權(quán)限修飾。我個(gè)人是這么理解的，由于成員內(nèi)部類(lèi)看起來(lái)像是外部類(lèi)的一個(gè)成員，所以可以像類(lèi)的成員一樣擁有多種權(quán)限修飾。
2.局部?jī)?nèi)部類(lèi)
局部?jī)?nèi)部類(lèi)是定義在一個(gè)方法或者一個(gè)作用域里面的類(lèi)，它和成員內(nèi)部類(lèi)的區(qū)別在于局部?jī)?nèi)部類(lèi)的訪問(wèn)僅限于方法內(nèi)或者該作用域內(nèi)。
class People{
public People() {
}
}
class Man{
public Man(){
}
public People getWoman(){
class Woman extends People{ //局部?jī)?nèi)部類(lèi)
int age =0;
}
return new Woman();
}
}
注意，局部?jī)?nèi)部類(lèi)就像是方法里面的一個(gè)局部變量一樣，是不能有public、protected、private以及static修飾符的。
3.匿名內(nèi)部類(lèi)
匿名內(nèi)部類(lèi)應(yīng)該是平時(shí)我們編寫(xiě)代碼時(shí)用得最多的，在編寫(xiě)事件監(jiān)聽(tīng)的代碼時(shí)使用匿名內(nèi)部類(lèi)不但方便，而且使代碼更加容易維護(hù)。下面這段代碼是一段Android事件監(jiān)聽(tīng)代碼：
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
}
});
這段代碼為兩個(gè)按鈕設(shè)置監(jiān)聽(tīng)器，這里面就使用了匿名內(nèi)部類(lèi)。這段代碼中的：
new OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
// TODO Auto-generated method stub
}
}
就是匿名內(nèi)部類(lèi)的使用。代碼中需要給按鈕設(shè)置監(jiān)聽(tīng)器對(duì)象，使用匿名內(nèi)部類(lèi)能夠在實(shí)現(xiàn)父類(lèi)或者接口中的方法情況下同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的對(duì)象，但是前提是這個(gè)父類(lèi)或者接口必須先存在才能這樣使用。當(dāng)然像下面這種寫(xiě)法也是可以的，跟上面使用匿名內(nèi)部類(lèi)達(dá)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
}
}
這種寫(xiě)法雖然能達(dá)到一樣的效果，但是既冗長(zhǎng)又難以維護(hù)，所以一般使用匿名內(nèi)部類(lèi)的方法來(lái)編寫(xiě)事件監(jiān)聽(tīng)代碼。同樣的，匿名內(nèi)部類(lèi)也是不能有訪問(wèn)修飾符和static修飾符的。
匿名內(nèi)部類(lèi)是唯一一種沒(méi)有構(gòu)造器的類(lèi)。正因?yàn)槠錄](méi)有構(gòu)造器，所以匿名內(nèi)部類(lèi)的使用范圍非常有限，大部分匿名內(nèi)部類(lèi)用于接口回調(diào)。匿名內(nèi)部類(lèi)在編譯的時(shí)候由系統(tǒng)自動(dòng)起名為Outter$1.class。一般來(lái)說(shuō)，匿名內(nèi)部類(lèi)用于繼承其他類(lèi)或是實(shí)現(xiàn)接口，并不需要增加額外的方法，只是對(duì)繼承方法的實(shí)現(xiàn)或是重寫(xiě)。
4.靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)
靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)也是定義在另一個(gè)類(lèi)里面的類(lèi)，只不過(guò)在類(lèi)的前面多了一個(gè)關(guān)鍵字static。靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)是不需要依賴(lài)于外部類(lèi)的，這點(diǎn)和類(lèi)的靜態(tài)成員屬性有點(diǎn)類(lèi)似，并且它不能使用外部類(lèi)的非static成員變量或者方法，這點(diǎn)很好理解，因?yàn)樵跊](méi)有外部類(lèi)的對(duì)象的情況下，可以創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)的對(duì)象，如果允許訪問(wèn)外部類(lèi)的非static成員就會(huì)產(chǎn)生矛盾，因?yàn)橥獠款?lèi)的非static成員必須依附于具體的對(duì)象。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Outter.Inner inner = new Outter.Inner();
}
}
class Outter {
public Outter() {
}
static class Inner {
public Inner() {
}
}
}
二.深入理解內(nèi)部類(lèi)
1.為什么成員內(nèi)部類(lèi)可以無(wú)條件訪問(wèn)外部類(lèi)的成員？
在此之前，我們已經(jīng)討論過(guò)了成員內(nèi)部類(lèi)可以無(wú)條件訪問(wèn)外部類(lèi)的成員，那具體究竟是如何實(shí)現(xiàn)的呢？下面通過(guò)反編譯字節(jié)碼文件看看究竟。事實(shí)上，編譯器在進(jìn)行編譯的時(shí)候，會(huì)將成員內(nèi)部類(lèi)單獨(dú)編譯成一個(gè)字節(jié)碼文件，下面是Outter.java的代碼：
public class Outter {
private Inner inner = null;
public Outter() {
}
public Inner getInnerInstance() {
if(inner == null)
inner = new Inner();
return inner;
}
protected class Inner {
public Inner() {
}
}
}
編譯之后，出現(xiàn)了兩個(gè)字節(jié)碼文件：
反編譯Outter$Inner.class文件得到下面信息：
`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行是常量池的內(nèi)容，下面逐一第38行的內(nèi)容：
final com.cxh.test2.Outter this$0;
這行是一個(gè)指向外部類(lèi)對(duì)象的指針，看到這里想必大家豁然開(kāi)朗了。也就是說(shuō)編譯器會(huì)默認(rèn)為成員內(nèi)部類(lèi)添加了一個(gè)指向外部類(lèi)對(duì)象的引用，那么這個(gè)引用是如何賦初值的呢？下面接著看內(nèi)部類(lèi)的構(gòu)造器：
public com.cxh.test2.Outter$Inner(com.cxh.test2.Outter);
從這里可以看出，雖然我們?cè)诙x的內(nèi)部類(lèi)的構(gòu)造器是無(wú)參構(gòu)造器，編譯器還是會(huì)默認(rèn)添加一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)的類(lèi)型為指向外部類(lèi)對(duì)象的一個(gè)引用，所以成員內(nèi)部類(lèi)中的Outter this&0 指針便指向了外部類(lèi)對(duì)象，因此可以在成員內(nèi)部類(lèi)中隨意訪問(wèn)外部類(lèi)的成員。從這里也間接說(shuō)明了成員內(nèi)部類(lèi)是依賴(lài)于外部類(lèi)的，如果沒(méi)有創(chuàng)建外部類(lèi)的對(duì)象，則無(wú)法對(duì)Outter this&0引用進(jìn)行初始化賦值，也就無(wú)法創(chuàng)建成員內(nèi)部類(lèi)的對(duì)象了。
2.為什么局部?jī)?nèi)部類(lèi)和匿名內(nèi)部類(lèi)只能訪問(wèn)局部final變量？
想必這個(gè)問(wèn)題也曾經(jīng)困擾過(guò)很多人，在討論這個(gè)問(wèn)題之前，先看下面這段代碼：
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();
}
}
這段代碼會(huì)被編譯成兩個(gè)class文件：Test.class和Test1.class。默認(rèn)情況下，編譯器會(huì)為匿名內(nèi)部類(lèi)和局部?jī)?nèi)部類(lèi)起名為Outter1.class。默認(rèn)情況下，編譯器會(huì)為匿名內(nèi)部類(lèi)和局部?jī)?nèi)部類(lèi)起名為Outterx.class（x為正整數(shù)）。
根據(jù)上圖可知，test方法中的匿名內(nèi)部類(lèi)的名字被起為 Test$1。
上段代碼中，如果把變量a和b前面的任一個(gè)final去掉，這段代碼都編譯不過(guò)。我們先考慮這樣一個(gè)問(wèn)題：
當(dāng)test方法執(zhí)行完畢之后，變量a的生命周期就結(jié)束了，而此時(shí)Thread對(duì)象的生命周期很可能還沒(méi)有結(jié)束，那么在Thread的run方法中繼續(xù)訪問(wèn)變量a就變成不可能了，但是又要實(shí)現(xiàn)這樣的效果，怎么辦呢？Java采用了 復(fù)制 的手段來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。將這段代碼的字節(jié)碼反編譯可以得到下面的內(nèi)容：
我們看到在run方法中有一條指令：
bipush 10
這條指令表示將操作數(shù)10壓棧，表示使用的是一個(gè)本地局部變量。這個(gè)過(guò)程是在編譯期間由編譯器默認(rèn)進(jìn)行，如果這個(gè)變量的值在編譯期間可以確定，則編譯器默認(rèn)會(huì)在匿名內(nèi)部類(lèi)（局部?jī)?nèi)部類(lèi)）的常量池中添加一個(gè)內(nèi)容相等的字面量或直接將相應(yīng)的字節(jié)碼嵌入到執(zhí)行字節(jié)碼中。這樣一來(lái)，匿名內(nèi)部類(lèi)使用的變量是另一個(gè)局部變量，只不過(guò)值和方法中局部變量的值相等，因此和方法中的局部變量完全獨(dú)立開(kāi)。
下面再看一個(gè)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();
}
}
反編譯得到：
我們看到匿名內(nèi)部類(lèi)Test$1的構(gòu)造器含有兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是指向外部類(lèi)對(duì)象的引用，一個(gè)是int型變量，很顯然，這里是將變量test方法中的形參a以參數(shù)的形式傳進(jìn)來(lái)對(duì)匿名內(nèi)部類(lèi)中的拷貝（變量a的拷貝）進(jìn)行賦值初始化。
也就說(shuō)如果局部變量的值在編譯期間就可以確定，則直接在匿名內(nèi)部里面創(chuàng)建一個(gè)拷貝。如果局部變量的值無(wú)法在編譯期間確定，則通過(guò)構(gòu)造器傳參的方式來(lái)對(duì)拷貝進(jìn)行初始化賦值。
從上面可以看出，在run方法中訪問(wèn)的變量a根本就不是test方法中的局部變量a。這樣一來(lái)就解決了前面所說(shuō)的 生命周期不一致的問(wèn)題。但是新的問(wèn)題又來(lái)了，既然在run方法中訪問(wèn)的變量a和test方法中的變量a不是同一個(gè)變量，當(dāng)在run方法中改變變量a的值的話，會(huì)出現(xiàn)什么情況？
對(duì)，會(huì)造成數(shù)據(jù)不一致性，這樣就達(dá)不到原本的意圖和要求。為了解決這個(gè)問(wèn)題，java編譯器就限定必須將變量a限制為final變量，不允許對(duì)變量a進(jìn)行更改（對(duì)于引用類(lèi)型的變量，是不允許指向新的對(duì)象），這樣數(shù)據(jù)不一致性的問(wèn)題就得以解決了。
到這里，想必大家應(yīng)該清楚為何 方法中的局部變量和形參都必須用final進(jìn)行限定了。
3.靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)有特殊的地方嗎？
從前面可以知道，靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)是不依賴(lài)于外部類(lèi)的，也就說(shuō)可以在不創(chuàng)建外部類(lèi)對(duì)象的情況下創(chuàng)建內(nèi)部類(lèi)的對(duì)象。另外，靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)是不持有指向外部類(lèi)對(duì)象的引用的，這個(gè)讀者可以自己嘗試反編譯class文件看一下就知道了，是沒(méi)有Outter this&0引用的。
三.內(nèi)部類(lèi)的使用場(chǎng)景和好處
為什么在Java中需要內(nèi)部類(lèi)？總結(jié)一下主要有以下四點(diǎn)：
1.每個(gè)內(nèi)部類(lèi)都能獨(dú)立的繼承一個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)，所以無(wú)論外部類(lèi)是否已經(jīng)繼承了某個(gè)(接口的)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于內(nèi)部類(lèi)都沒(méi)有影響。內(nèi)部類(lèi)使得多繼承的解決方案變得完整，
2.方便將存在一定邏輯關(guān)系的類(lèi)組織在一起，又可以對(duì)外界隱藏。
3.方便編寫(xiě)事件驅(qū)動(dòng)程序
4.方便編寫(xiě)線程代碼
個(gè)人覺(jué)得第一點(diǎn)是最重要的原因之一，內(nèi)部類(lèi)的存在使得Java的多繼承機(jī)制變得更加完善。
