内部类的本质1、概述2、静态内部类3、成员内部类4、方法内部类5、匿名内部类1、概述所说的类都对应于一个独立的Java源文件但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。一般而言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。不过内部类只是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。也就是说每个内部类其实都可以被替换为一个独立的类。当然这是单纯就技术实现而言。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这些都是内部类的好处。在Java中根据定义的位置和方式不同主要有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。其中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。2、静态内部类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下面我们介绍它的语法、实现原理和应用场景。我们看个静态内部类的例子代码如下所示。publicclassOuter{privatestaticintshared100;publicstaticclassStaticInner{publicvoidinnerMethod(){System.out.println(inner shared);}}publicvoidtest(){StaticInnersinewStaticInner();si.innerMethod();}}外部类为Outer静态内部类为StaticInner带有static修饰符。语法上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。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如innerMethod直接访问shared变量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如test()方法所示。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”的方式使用如下所示Outer.StaticInnersinewOuter.StaticInner();si.innerMethod();静态内部类是怎么实现的呢实际上会生成两个类一个是Outer另一个是Outer$StaticInner代码大概如下所示。publicclassOuter{privatestaticintshared100;publicvoidtest(){Outer$StaticInnersinewOuter$StaticInner();si.innerMethod();}staticintaccess$0(){returnshared;}}publicclassOuter$StaticInner{publicvoidinnerMethod(){System.out.println(inner Outer.access$0());}}内部类访问了外部类的一个私有静态变量shared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Outer生成一个非私有访问方法access$0它返回这个私有静态变量shared。静态内部类的使用场景是很多的如果它与外部类关系密切且不依赖于外部类实例则可以考虑定义为静态内部类。比如一个类内部如果既要计算最大值又要计算最小值可以在一次遍历中将最大值和最小值都计算出来但怎么返回呢可以定义一个类Pair包括最大值和最小值但Pair这个名字太普遍而且它主要是类内部使用的就可以定义为一个静态内部类。我们也可以看一些在Java API中使用静态内部类的例子Integer类内部有一个私有静态内部类IntegerCache用于支持整数的自动装箱。表示链表的LinkedList类内部有一个私有静态内部类Node表示链表中的每个节点。Character类内部有一个public静态内部类UnicodeBlock用于表示一个Unicode block。3、成员内部类与静态内部类相比成员内部类没有static修饰符少了一个static修饰符含义有很大不同下面我们详细讨论。我们看个成员内部类的例子如代码所示。publicclassOuter{privateinta100;publicclassInner{publicvoidinnerMethod(){System.out.println(outer a a);Outer.this.action();}}privatevoidaction(){System.out.println(action);}publicvoidtest(){InnerinnernewInner();inner.innerMethod();}}Inner就是成员内部类与静态内部类不同除了静态变量和方法成员内部类还可以直接访问外部类的实例变量和方法如innerMethod直接访问外部类私有实例变量a。成员内部类还可以通过“外部类this.xxx”的方式引用外部类的实例变量和方法如Outer.this. action()这种写法一般在重名的情况下使用如果没有重名那么“外部类this.”是多余的。在外部类内使用成员内部类与静态内部类是一样的直接使用即可如test()方法所示。与静态内部类不同成员内部类对象总是与一个外部类对象相连的在外部使用而是要先将创建一个Outer类对象代码如下所示publicstaticvoidmain(String[]args){OuterouternewOuter();Outer.Innerinnerouter.newInner();inner.innerMethod();}创建内部类对象的语法是“外部类对象new 内部类()”​如outer.new Inner()。与静态内部类不同成员内部类中不可以定义静态变量和方法final变量例外它等同于常量​下面介绍的方法内部类和匿名内部类也都不可以。Java为什么要有这个规定呢可以这么理解这些内部类是与外部实例相连的不应独立使用而静态变量和方法作为类型的属性和方法一般是独立使用的在内部类中意义不大而如果内部类确实需要静态变量和方法那么也可以挪到外部类中。成员内部类背后是怎么实现的呢代码清单5-5也会生成两个类一个是Outer另一个是Outer$Inner它们的代码大概如代码所示。publicclassOuter{privateinta100;privatevoidaction(){System.out.println(action);}publicvoidtest(){Outer$InnerinnernewOuter$Inner(this);inner.innerMethod();}staticintaccess$0(Outerouter){returnouter.a;}staticvoidaccess$1(Outerouter){outer.action();}}publicclassOuter$Inner{finalOuterouter;publicOuter$Inner(Outerouter){ths.outerouter;}publicvoidinnerMethod(){System.out.println(outer a Outer.access$0(outer));Outer.access$1(outer);}}OuterI n n e r 类有个实例变量 o u t e r 指向外部类的对象它在构造方法中被初始化 O u t e r 在新建 O u t e r 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OuterInner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OuterInner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。成员内部类有哪些应用场景呢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。比如在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。4、方法内部类内部类还可以定义在一个方法体中。我们看个例子如代码所示。publicclassOuter{privateinta100;publicvoidtest(finalintparam){finalStringstrhello;classInner{publicvoidinnerMethod(){System.out.println(outer a a);System.out.println(param param);System.out.println(local var str);}}InnerinnernewInner();inner.innerMethod();}}类Inner定义在外部类方法test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innerMethod直接访问了外部私有实例变量a。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如innerMethod直接访问了方法参数param和局部变量str。方法内部类是怎么实现的呢系统生成的两个类代码大概如代码所示。publicclassOuter{privateinta100;publicvoidtest(finalintparam){finalStringstrhello;OuterInnerinnernewOuterInner(this,param);inner.innerMethod();}staticintaccess$0(Outerouter){returnouter.a;}}publicclassOuterInner{Outerouter;intparam;OuterInner(Outerouter,intparam){this.outerouter;this.paramparam;}publicvoidinnerMethod(){System.out.println(outer a Outer.access$0(this.outer));System.out.println(param param);System.out.println(local var hello);}}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如代码所示。publicclassOuter{publicvoidtest(){finalString[]strnewString[]{hello};classInner{publicvoidinnerMethod(){str[0]hello world;}}InnerinnernewInner();inner.innerMethod();System.out.println(str[0]);}}str是一个只含一个元素的数组方法内部类不能修改str本身但可以修改它的数组元素。5、匿名内部类与前面介绍的内部类不同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语法如下new父类(参数列表){//匿名内部类实现部分}或者new父接口(){//匿名内部类实现部分}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。publicclassOuter{publicvoidtest(finalintx,finalinty){PointpnewPoint(2,3){Overridepublicdoubledistance(){returndistance(newPoint(x,y));}};System.out.println(p.distance());}}创建Point对象的时候定义了一个匿名内部类这个类的父类是Point创建对象的时候给父类构造方法传递了参数2和3重写了distance()方法在方法中访问了外部方法final参数x和y。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。匿名内部类是怎么实现的呢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。代码会产生两个类Outer和Outer$1代码大概如下所示。publicclassOuter{publicvoidtest(finalintx,finalinty){PointpnewOuter$1(this,2,3,x,y);System.out.println(p.distance());}}publicclassOuter$1extendsPoint{intx2;inty2;Outerouter;Outer$1(Outerouter,intx1,inty1,intx2,inty2){super(x1,y1);this.outerouter;this.x2x2;this.y2y2;}Overridepublicdoubledistance(){returndistance(newPoint(this.x2,y2));}}与方法内部类类似外部实例this、方法参数x和y都作为参数传递给了内部类构造方法。此外new时的参数2和3也传递给了构造方法内部类构造方法又将它们传递给了父类构造方法。匿名内部类能做的方法内部类都能做。但如果对象只会创建一次且不需要构造方法来接受参数则可以使用匿名内部类这样代码书写上更为简洁。在调用方法时很多方法需要一个接口参数比如Arrays.sort方法它可以接受一个数组以及一个Comparator接口参数Comparator有一个方法compare用于比较两个对象。比如要对一个字符串数组不区分大小写排序可以使用Arrays.sort方法但需要传递一个实现了Comparator接口的对象这时就可以使用匿名内部类代码如下所示publicvoidsortIgnoreCase(String[]strs){Arrays.sort(strs,newComparatorString(){Overridepublicintcompare(Stringo1,Stringo2){returno1.compareToIgnoreCase(o2);}});}Comparator后面的与泛型有关表示比较的对象是字符串类型。匿名内部类还经常用于事件处理程序中用于响应某个事件比如一个Button处理单击事件的代码可能类似如下ButtonbtnewButton();bt.addActionListener(newActionListener(){OverridepublicvoidactionPerformed(ActionEvente){//处理事件}});调用addActionListener将事件处理程序注册到了Button对象bt中当事件发生时会调用actionPerformed方法并传递事件详情ActionEvent作为参数。以上Arrays.sort和Button都是针对接口编程的例子另外它们也都是一种回调的例子。所谓回调是相对于一般的正向调用而言的平时一般都是正向调用但Arrays.sort中传递的Comparator对象它的compare方法并不是在写代码的时候被调用的而是在Arrays. sort的内部某个地方回过头来调用的。Button的addActionListener中传递的ActionListener对象它的actionPerformed方法也一样是在事件发生的时候回过头来调用的。将程序分为保持不变的主体框架和针对具体情况的可变逻辑通过回调的方式进行协作是计算机程序的一种常用实践。匿名内部类是实现回调接口的一种简便方式。