Java内部类详解（转）
說起內(nèi)部類這個詞，想必很多人都不陌生，但是又會覺得不熟悉。原因是平時編寫代碼時可能用到的場景不多，用得最多的是在有事件監(jiān)聽的情況下，并且即使用到也很少去總結(jié)內(nèi)部類的用法。今天我們就來一探究竟。下面是本文的目錄大綱：
一.內(nèi)部類基礎(chǔ)
二.深入理解內(nèi)部類
三.內(nèi)部類的使用場景和好處
四.常見的與內(nèi)部類相關(guān)的筆試面試題
若有不正之處，請多諒解并歡迎批評指正。
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一.內(nèi)部類基礎(chǔ)
在Java中，可以將一個類定義在另一個類里面或者一個方法里面，這樣的類稱為內(nèi)部類。廣泛意義上的內(nèi)部類一般來說包括這四種：成員內(nèi)部類、局部內(nèi)部類、匿名內(nèi)部類和靜態(tài)內(nèi)部類。下面就先來了解一下這四種內(nèi)部類的用法。
1.成員內(nèi)部類
成員內(nèi)部類是最普通的內(nèi)部類，它的定義為位于另一個類的內(nèi)部，形如下面的形式：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | class?Circle { ????double?radius =?0; ????? ????public?Circle(double?radius) { ????????this.radius = radius; ????} ????? ????class?Draw {?????//內(nèi)部類 ????????public?void?drawSahpe() { ????????????System.out.println("drawshape"); ????????} ????} } |
這樣看起來，類Draw像是類Circle的一個成員，Circle稱為外部類。成員內(nèi)部類可以無條件訪問外部類的所有成員屬性和成員方法（包括private成員和靜態(tài)成員）。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | class?Circle { ????private?double?radius =?0; ????public?static?int?count =1; ????public?Circle(double?radius) { ????????this.radius = radius; ????} ????? ????class?Draw {?????//內(nèi)部類 ????????public?void?drawSahpe() { ????????????System.out.println(radius);??//外部類的private成員 ????????????System.out.println(count);???//外部類的靜態(tài)成員 ????????} ????} } |
不過要注意的是，當(dāng)成員內(nèi)部類擁有和外部類同名的成員變量或者方法時，會發(fā)生隱藏現(xiàn)象，即默認(rèn)情況下訪問的是成員內(nèi)部類的成員。如果要訪問外部類的同名成員，需要以下面的形式進(jìn)行訪問：
| 1 2 | 外部類.this.成員變量 外部類.this.成員方法 |
雖然成員內(nèi)部類可以無條件地訪問外部類的成員，而外部類想訪問成員內(nèi)部類的成員卻不是這么隨心所欲了。在外部類中如果要訪問成員內(nèi)部類的成員，必須先創(chuàng)建一個成員內(nèi)部類的對象，再通過指向這個對象的引用來訪問：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | 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)部類的對象，再進(jìn)行訪問 ????} ????? ????private?Draw getDrawInstance() { ????????return?new?Draw(); ????} ????? ????class?Draw {?????//內(nèi)部類 ????????public?void?drawSahpe() { ????????????System.out.println(radius);??//外部類的private成員 ????????} ????} } |
成員內(nèi)部類是依附外部類而存在的，也就是說，如果要創(chuàng)建成員內(nèi)部類的對象，前提是必須存在一個外部類的對象。創(chuàng)建成員內(nèi)部類對象的一般方式如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 | 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Outter對象來創(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)部類可以擁有private訪問權(quán)限、protected訪問權(quán)限、public訪問權(quán)限及包訪問權(quán)限。比如上面的例子，如果成員內(nèi)部類Inner用private修飾，則只能在外部類的內(nèi)部訪問，如果用public修飾，則任何地方都能訪問；如果用protected修飾，則只能在同一個包下或者繼承外部類的情況下訪問；如果是默認(rèn)訪問權(quán)限，則只能在同一個包下訪問。這一點(diǎn)和外部類有一點(diǎn)不一樣，外部類只能被public和包訪問兩種權(quán)限修飾。我個人是這么理解的，由于成員內(nèi)部類看起來像是外部類的一個成員，所以可以像類的成員一樣擁有多種權(quán)限修飾。
2.局部內(nèi)部類
局部內(nèi)部類是定義在一個方法或者一個作用域里面的類，它和成員內(nèi)部類的區(qū)別在于局部內(nèi)部類的訪問僅限于方法內(nèi)或者該作用域內(nèi)。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | class?People{ ????public?People() { ????????? ????} } class?Man{ ????public?Man(){ ????????? ????} ????? ????public?People getWoman(){ ????????class?Woman?extends?People{???//局部內(nèi)部類 ????????????int?age =0; ????????} ????????return?new?Woman(); ????} } |
注意，局部內(nèi)部類就像是方法里面的一個局部變量一樣，是不能有public、protected、private以及static修飾符的。
3.匿名內(nèi)部類
匿名內(nèi)部類應(yīng)該是平時我們編寫代碼時用得最多的，在編寫事件監(jiān)聽的代碼時使用匿名內(nèi)部類不但方便，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)聽代碼：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | 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 ????????????????? ????????????} ????????}); |
這段代碼為兩個按鈕設(shè)置監(jiān)聽器，這里面就使用了匿名內(nèi)部類。這段代碼中的：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | new?OnClickListener() { ????????????? ????????????@Override ????????????public?void?onClick(View v) { ????????????????// TODO Auto-generated method stub ????????????????? ????????????} ????????} |
就是匿名內(nèi)部類的使用。代碼中需要給按鈕設(shè)置監(jiān)聽器對象，使用匿名內(nèi)部類能夠在實(shí)現(xiàn)父類或者接口中的方法情況下同時產(chǎn)生一個相應(yīng)的對象，但是前提是這個父類或者接口必須先存在才能這樣使用。當(dāng)然像下面這種寫法也是可以的，跟上面使用匿名內(nèi)部類達(dá)到效果相同。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | 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 ????????????? ????} } |
這種寫法雖然能達(dá)到一樣的效果，但是既冗長又難以維護(hù)，所以一般使用匿名內(nèi)部類的方法來編寫事件監(jiān)聽代碼。同樣的，匿名內(nèi)部類也是不能有訪問修飾符和static修飾符的。
匿名內(nèi)部類是唯一一種沒有構(gòu)造器的類。正因?yàn)槠錄]有構(gòu)造器，所以匿名內(nèi)部類的使用范圍非常有限，大部分匿名內(nèi)部類用于接口回調(diào)。匿名內(nèi)部類在編譯的時候由系統(tǒng)自動起名為Outter$1.class。一般來說，匿名內(nèi)部類用于繼承其他類或是實(shí)現(xiàn)接口，并不需要增加額外的方法，只是對繼承方法的實(shí)現(xiàn)或是重寫。
4.靜態(tài)內(nèi)部類
靜態(tài)內(nèi)部類也是定義在另一個類里面的類，只不過在類的前面多了一個關(guān)鍵字static。靜態(tài)內(nèi)部類是不需要依賴于外部類的，這點(diǎn)和類的靜態(tài)成員屬性有點(diǎn)類似，并且它不能使用外部類的非static成員變量或者方法，這點(diǎn)很好理解，因?yàn)樵跊]有外部類的對象的情況下，可以創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類的對象，如果允許訪問外部類的非static成員就會產(chǎn)生矛盾，因?yàn)橥獠款惖姆莝tatic成員必須依附于具體的對象。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | public?class?Test { ????public?static?void?main(String[] args)? { ????????Outter.Inner inner =?new?Outter.Inner(); ????} } class?Outter { ????public?Outter() { ????????? ????} ????? ????static?class?Inner { ????????public?Inner() { ????????????? ????????} ????} } |
二.深入理解內(nèi)部類
1.為什么成員內(nèi)部類可以無條件訪問外部類的成員？
在此之前，我們已經(jīng)討論過了成員內(nèi)部類可以無條件訪問外部類的成員，那具體究竟是如何實(shí)現(xiàn)的呢？下面通過反編譯字節(jié)碼文件看看究竟。事實(shí)上，編譯器在進(jìn)行編譯的時候，會將成員內(nèi)部類單獨(dú)編譯成一個字節(jié)碼文件，下面是Outter.java的代碼：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | public?class?Outter { ????private?Inner inner =?null; ????public?Outter() { ????????? ????} ????? ????public?Inner getInnerInstance() { ????????if(inner ==?null) ????????????inner =?new?Inner(); ????????return?inner; ????} ?????? ????protected?class?Inner { ????????public?Inner() { ????????????? ????????} ????} } |
編譯之后，出現(xiàn)了兩個字節(jié)碼文件：
反編譯Outter$Inner.class文件得到下面信息：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 | 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$0;這行是一個指向外部類對象的指針，看到這里想必大家豁然開朗了。也就是說編譯器會默認(rèn)為成員內(nèi)部類添加了一個指向外部類對象的引用，那么這個引用是如何賦初值的呢？下面接著看內(nèi)部類的構(gòu)造器：
public com.cxh.test2.Outter$Inner(com.cxh.test2.Outter);從這里可以看出，雖然我們在定義的內(nèi)部類的構(gòu)造器是無參構(gòu)造器，編譯器還是會默認(rèn)添加一個參數(shù)，該參數(shù)的類型為指向外部類對象的一個引用，所以成員內(nèi)部類中的Outter this&0 指針便指向了外部類對象，因此可以在成員內(nèi)部類中隨意訪問外部類的成員。從這里也間接說明了成員內(nèi)部類是依賴于外部類的，如果沒有創(chuàng)建外部類的對象，則無法對Outter this&0引用進(jìn)行初始化賦值，也就無法創(chuàng)建成員內(nèi)部類的對象了。
2.為什么局部內(nèi)部類和匿名內(nèi)部類只能訪問局部final變量？
想必這個問題也曾經(jīng)困擾過很多人，在討論這個問題之前，先看下面這段代碼：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | 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(); ????} } |
這段代碼會被編譯成兩個class文件：Test.class和Test1.class。默認(rèn)情況下，編譯器會為匿名內(nèi)部類和局部內(nèi)部類起名為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final去掉，這段代碼都編譯不過。我們先考慮這樣一個問題：
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Thread對象的生命周期很可能還沒有結(jié)束，那么在Thread的run方法中繼續(xù)訪問變量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? 的手段來解決這個問題。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，表示使用的是一個本地局部變量。這個過程是在編譯期間由編譯器默認(rèn)進(jìn)行，如果這個變量的值在編譯期間可以確定，則編譯器默認(rèn)會在匿名內(nèi)部類（局部內(nèi)部類）的常量池中添加一個內(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，匿名內(nèi)部類使用的變量是另一個局部變量，只不過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。
下面再看一個例子：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | 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Test$1的構(gòu)造器含有兩個參數(shù)，一個是指向外部類對象的引用，一個是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)來對匿名內(nèi)部類中的拷貝（變量a的拷貝）進(jìn)行賦值初始化。
也就說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)建一個拷貝。如果局部變量的值無法在編譯期間確定，則通過構(gòu)造器傳參的方式來對拷貝進(jìn)行初始化賦值。
從上面可以看出，在run方法中訪問的變量a根本就不是test方法中的局部變量a。這樣一來就解決了前面所說的 生命周期不一致的問題。但是新的問題又來了，既然在run方法中訪問的變量a和test方法中的變量a不是同一個變量，當(dāng)在run方法中改變變量a的值的話，會出現(xiàn)什么情況？
對，會造成數(shù)據(jù)不一致性，這樣就達(dá)不到原本的意圖和要求。為了解決這個問題，java編譯器就限定必須將變量a限制為final變量，不允許對變量a進(jìn)行更改（對于引用類型的變量，是不允許指向新的對象），這樣數(shù)據(jù)不一致性的問題就得以解決了。
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)部類有特殊的地方嗎？
從前面可以知道，靜態(tài)內(nèi)部類是不依賴于外部類的，也就說可以在不創(chuàng)建外部類對象的情況下創(chuàng)建內(nèi)部類的對象。另外，靜態(tài)內(nèi)部類是不持有指向外部類對象的引用的，這個讀者可以自己嘗試反編譯class文件看一下就知道了，是沒有Outter this&0引用的。
三.內(nèi)部類的使用場景和好處
為什么在Java中需要內(nèi)部類？總結(jié)一下主要有以下四點(diǎn)：
1.每個內(nèi)部類都能獨(dú)立的繼承一個接口的實(shí)現(xiàn)，所以無論外部類是否已經(jīng)繼承了某個(接口的)實(shí)現(xiàn)，對于內(nèi)部類都沒有影響。內(nèi)部類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)系的類組織在一起，又可以對外界隱藏。
3.方便編寫事件驅(qū)動程序
4.方便編寫線程代碼
個人覺得第一點(diǎn)是最重要的原因之一，內(nèi)部類的存在使得Java的多繼承機(jī)制變得更加完善。
四.常見的與內(nèi)部類相關(guān)的筆試面試題
?1.根據(jù)注釋填寫(1)，(2)，(3)處的代碼
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 | public?class?Test{ ????public?static?void?main(String[] args){ ???????????// 初始化Bean1 ???????????(1) ???????????bean1.I++; ???????????// 初始化Bean2 ???????????(2) ???????????bean2.J++; ???????????//初始化Bean3 ???????????(3) ???????????bean3.k++; ????} ????class?Bean1{ ???????????public?int?I =?0; ????} ????static?class?Bean2{ ???????????public?int?J =?0; ????} } class?Bean{ ????class?Bean3{ ???????????public?int?k =?0; ????} } |
從前面可知，對于成員內(nèi)部類，必須先產(chǎn)生外部類的實(shí)例化對象，才能產(chǎn)生內(nèi)部類的實(shí)例化對象。而靜態(tài)內(nèi)部類不用產(chǎn)生外部類的實(shí)例化對象即可產(chǎn)生內(nèi)部類的實(shí)例化對象。
創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類對象的一般形式為：? 外部類類名.內(nèi)部類類名 xxx = new 外部類類名.內(nèi)部類類名()
創(chuàng)建成員內(nèi)部類對象的一般形式為：? 外部類類名.內(nèi)部類類名 xxx = 外部類對象名.new 內(nèi)部類類名()
因此，（1），（2），（3）處的代碼分別為：
Test test = new Test(); Test.Bean1 bean1 = test.new Bean1();?
Test.Bean2 b2 = new Test.Bean2();?
Bean bean = new Bean(); Bean.Bean3 bean3 = bean.new Bean3();2.下面這段代碼的輸出結(jié)果是什么？
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | public?class?Test { ????public?static?void?main(String[] args)? { ????????Outter outter =?new?Outter(); ????????outter.new?Inner().print(); ????} } class?Outter { ????private?int?a =?1; ????class?Inner { ????????private?int?a =?2; ????????public?void?print() { ????????????int?a =?3; ????????????System.out.println("局部變量："?+ a); ????????????System.out.println("內(nèi)部類變量："?+?this.a); ????????????System.out.println("外部類變量："?+ Outter.this.a); ????????} ????} } |
?
最后補(bǔ)充一點(diǎn)知識：關(guān)于成員內(nèi)部類的繼承問題。一般來說，內(nèi)部類是很少用來作為繼承用的。但是當(dāng)用來繼承的話，要注意兩點(diǎn)：
1）成員內(nèi)部類的引用方式必須為 Outter.Inner.
2）構(gòu)造器中必須有指向外部類對象的引用，并通過這個引用調(diào)用super()。這段代碼摘自《Java編程思想》
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | class?WithInner { ????class?Inner{ ????????? ????} } class?InheritInner?extends?WithInner.Inner { ?????? ????// InheritInner() 是不能通過編譯的，一定要加上形參 ????InheritInner(WithInner wi) { ????????wi.super();?//必須有這句調(diào)用 ????} ?? ????public?static?void?main(String[] args) { ????????WithInner wi =?new?WithInner(); ????????InheritInner obj =?new?InheritInner(wi); ????} } |
?
?參考資料：
《java編程思想》
http://www.cnblogs.com/chenssy/p/3388487.html
http://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/20000769
http://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/19996629
http://blog.csdn.net/zhaoqianjava/article/details/6849812
http://www.cnblogs.com/nerxious/archive/2013/01/24/2875649.html
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3811445.html
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/softidea/p/5029486.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Java内部类详解（转）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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