深入理解Java：內部類

一、什么是內部類？

　　內部類是指在一個外部類的內部再定義一個類。內部類作為外部類的一個成員，並且依附於外部類而存在的。內部類可為靜態，可用protected和private修飾（而外部類只能使用public和缺省的包訪問權限）。內部類主要有以下幾類：成員內部類、局部內部類、靜態內部類、匿名內部類

二、內部類的共性

(1)、內部類仍然是一個獨立的類，在編譯之后內部類會被編譯成獨立的.class文件，但是前面冠以外部類的類名和$符號 。

(2)、內部類不能用普通的方式訪問。

(3)、內部類聲明成靜態的，就不能隨便的訪問外部類的成員變量了，此時內部類只能訪問外部類的靜態成員變量 。

(4)、外部類不能直接訪問內部類的的成員，但可以通過內部類對象來訪問

 

　　內部類是外部類的一個成員，因此內部類可以自由地訪問外部類的成員變量，無論是否是private的。

　　因為當某個外圍類的對象創建內部類的對象時，此內部類會捕獲一個隱式引用，它引用了實例化該內部對象的外圍類對象。通過這個指針，可以訪問外圍類對象的全部狀態。

通過反編譯內部類的字節碼，分析之后主要是通過以下幾步做到的： 
　　1 編譯器自動為內部類添加一個成員變量， 這個成員變量的類型和外部類的類型相同， 這個成員變量就是指向外部類對象的引用； 
　　2 編譯器自動為內部類的構造方法添加一個參數， 參數的類型是外部類的類型， 在構造方法內部使用這個參數為1中添加的成員變量賦值； 
　　3 在調用內部類的構造函數初始化內部類對象時， 會默認傳入外部類的引用。

三、為什么需要內部類？

其主要原因有以下幾點：

• 內部類方法可以訪問該類定義所在的作用域的數據，包括私有的數據

• 內部類可以對同一個包中的其他類隱藏起來,一般的非內部類，是不允許有 private 與protected權限的，但內部類可以

• 可以實現多重繼承

• 當想要定義一個回調函數且不想編寫大量代碼時，使用匿名內部類比較便捷

使用內部類最吸引人的原因是：

　　每個內部類都能獨立地繼承自一個（接口的）實現，所以無論外圍類是否已經繼承了某個（接口的）實現，對於內部類都沒有影響。大家都知道Java只能繼承一個類，它的多重繼承在我們沒有學習內部類之前是用接口來實現的。但使用接口有時候有很多不方便的地方。比如我們實現一個接口就必須實現它里面的所有方法。而有了內部類就不一樣了。它可以使我們的類繼承多個具體類或抽象類。

大家看下面的例子:

public class Example1 { public String name(){ return "liutao"; } } public class Example2 { public int age(){ return 25; } } public class MainExample { private class test1 extends Example1{ public String name(){ return super.name(); } } private class test2 extends Example2 { public int age(){ return super.age(); } } public String name(){ return new test1().name(); } public int age(){ return new test2().age(); } public static void main(String args[]){ MainExample mi=new MainExample(); System.out.println("姓名:"+mi.name()); System.out.println("年齡:"+mi.age()); } }

四、成員內部類：

　　即在一個類中直接定義的內部類， 成員內部類與普通的成員沒什么區別，可以與普通成員一樣進行修飾和限制。成員內部類不能含有static的變量和方法。

public class Outer { private static int i = 1; private int j = 10; private int k = 20; public static void outer_f1() {} public void outer_f2() {} // 成員內部類中，不能定義靜態成員 // 成員內部類中，可以訪問外部類的所有成員
    class Inner { // static int inner_i = 100;//內部類中不允許定義靜態變量
        int j = 100; // 內部類和外部類的實例變量可以共存
        int inner_i = 1; void inner_f1() { System.out.println(i); // 在內部類中訪問內部類自己的變量直接用變量名
 System.out.println(j); // 在內部類中訪問內部類自己的變量也可以用this.變量名
            System.out.println(this.j); // 在內部類中訪問外部類中與內部類同名的實例變量用外部類名.this.變量名
            System.out.println(Outer.this.j); // 如果內部類中沒有與外部類同名的變量，則可以直接用變量名訪問外部類變量
 System.out.println(k); outer_f1(); outer_f2(); } } // 外部類的非靜態方法訪問成員內部類
    public void outer_f3() { Inner inner = new Inner(); inner.inner_f1(); } // 外部類的靜態方法訪問成員內部類，與在外部類外部訪問成員內部類一樣
    public static void outer_f4() { // step1 建立外部類對象
        Outer out = new Outer(); // step2 根據外部類對象建立內部類對象
        Inner inner = out.new Inner(); // step3 訪問內部類的方法
 inner.inner_f1(); } public static void main(String[] args) { //outer_f4();//該語句的輸出結果和下面三條語句的輸出結果一樣 // 如果要直接創建內部類的對象，不能想當然地認為只需加上外圍類Outer的名字， // 就可以按照通常的樣子生成內部類的對象，而是必須使用此外圍類的一個對象來 // 創建其內部類的一個對象： // Outer.Inner outin = out.new Inner() // 因此，除非你已經有了外圍類的一個對象，否則不可能生成內部類的對象。因為此 // 內部類的對象會悄悄地鏈接到創建它的外圍類的對象。如果你用的是靜態的內部類， // 那就不需要對其外圍類對象的引用。
        Outer out = new Outer(); Outer.Inner outin = out.new Inner(); outin.inner_f1(); } }

六、局部內部類：

　　在方法中定義的內部類稱為局部內部類。與局部變量類似，局部內部類不能有訪問說明符，因為它不是外圍類的一部分，但是它可以訪問當前代碼塊內的常量，和此外圍類所有的成員。

需要注意的是：

　　(1)、局部內部類只能在定義該內部類的方法內實例化，不可以在此方法外對其實例化。

　　(2)、局部內部類對象不能使用該內部類所在方法的非final局部變量。

具體原因等下再說

public class Outer { private int s = 100; private int out_i = 1; public void f(final int k) { final int s = 200; int i = 1; final int j = 10; // 定義在方法內部
        class Inner { int s = 300;// 可以定義與外部類同名的變量 // static int m = 20;//不可以定義靜態變量
            Inner(int k) { inner_f(k); } int inner_i = 100; void inner_f(int k) { // 如果內部類沒有與外部類同名的變量，在內部類中可以直接訪問外部類的實例變量
 System.out.println(out_i); // 可以訪問外部類的局部變量(即方法內的變量)，但是變量必須是final的
 System.out.println(j); // System.out.println(i); // 如果內部類中有與外部類同名的變量，直接用變量名訪問的是內部類的變量
 System.out.println(s); // 用this.變量名訪問的也是內部類變量
                System.out.println(this.s); // 用外部類名.this.內部類變量名訪問的是外部類變量
                System.out.println(Outer.this.s); } } new Inner(k); } public static void main(String[] args) { // 訪問局部內部類必須先有外部類對象
        Outer out = new Outer(); out.f(3); } }

 

七、靜態內部類(嵌套類)：

　　如果你不需要內部類對象與其外圍類對象之間有聯系，那你可以將內部類聲明為static。這通常稱為嵌套類（nested class）。想要理解static應用於內部類時的含義，你就必須記住，普通的內部類對象隱含地保存了一個引用，指向創建它的外圍類對象。然而，當內部類是static的時，就不是這樣了。嵌套類意味着：

　　1. 要創建嵌套類的對象，並不需要其外圍類的對象。

　　2. 不能從嵌套類的對象中訪問非靜態的外圍類對象。

public class Outer { private static int i = 1; private int j = 10; public static void outer_f1() {} public void outer_f2() {} // 靜態內部類可以用public,protected,private修飾 // 靜態內部類中可以定義靜態或者非靜態的成員
    private static class Inner { static int inner_i = 100; int inner_j = 200; static void inner_f1() { // 靜態內部類只能訪問外部類的靜態成員(包括靜態變量和靜態方法)
            System.out.println("Outer.i" + i); outer_f1(); } void inner_f2() { // 靜態內部類不能訪問外部類的非靜態成員(包括非靜態變量和非靜態方法) // System.out.println("Outer.i"+j); // outer_f2();
 } } public void outer_f3() { // 外部類訪問內部類的靜態成員：內部類.靜態成員
 System.out.println(Inner.inner_i); Inner.inner_f1(); // 外部類訪問內部類的非靜態成員:實例化內部類即可
        Inner inner = new Inner(); inner.inner_f2(); } public static void main(String[] args) { new Outer().outer_f3(); } }

生成一個靜態內部類不需要外部類成員：這是靜態內部類和成員內部類的區別。靜態內部類的對象可以直接生成：Outer.Inner in = new Outer.Inner();而不需要通過生成外部類對象來生成。這樣實際上使靜態內部類成為了一個頂級類(正常情況下，你不能在接口內部放置任何代碼，但嵌套類可以作為接口的一部分，因為它是static 的。只是將嵌套類置於接口的命名空間內，這並不違反接口的規則）

 

八、匿名內部類：

簡單地說：匿名內部類就是沒有名字的內部類。什么情況下需要使用匿名內部類？如果滿足下面的一些條件，使用匿名內部類是比較合適的：

• 只用到類的一個實例。
• 類在定義后馬上用到。
• 類非常小（SUN推薦是在4行代碼以下）
• 給類命名並不會導致你的代碼更容易被理解。

在使用匿名內部類時，要記住以下幾個原則：

• 　　匿名內部類不能有構造方法。

• 　　匿名內部類不能定義任何靜態成員、方法和類。

• 　　匿名內部類不能是public,protected,private,static。

• 　　只能創建匿名內部類的一個實例。

•    一個匿名內部類一定是在new的后面，用其隱含實現一個接口或實現一個類。

• 　　因匿名內部類為局部內部類，所以局部內部類的所有限制都對其生效。

 

下面的代碼展示的是，如果你的基類需要一個有參數的構造器，應該怎么辦：

public class Parcel7 {  public Wrapping wrap(int x) {  // Base constructor call:
 return new Wrapping(x) { // Pass constructor argument.
 public int value() {  return super.value() * 47; } }; // Semicolon required
 }  public static void main(String[] args) { Parcel7 p = new Parcel7(); Wrapping w = p.wrap(10); } }

只需簡單地傳遞合適的參數給基類的構造器即可，這里是將x 傳進new Wrapping(x)。在匿名內部類末尾的分號，並不是用來標記此內部類結束（C++中是那樣）。實際上，它標記的是表達式的結束，只不過這個表達式正巧包含了內部類罷了。因此，這與別的地方使用的分號是一致的。

 

如果在匿名類中定義成員變量或者使用帶參數的構造函數，你同樣能夠對其執行初始化操作：

public class Parcel8 { // Argument must be final to use inside // anonymous inner class:
    public Destination dest(final String name, String city) { return new Destination(name, city) { private String label = name; public String getName() { return label; } }; } public static void main(String[] args) { Parcel8 p = new Parcel8(); Destination d = p.dest("Tanzania", "gz"); } abstract class Destination { Destination(String name, String city) { System.out.println(city); } abstract String getName(); } }

注意這里的形參city，由於它沒有被匿名內部類直接使用，而是被抽象類Inner的構造函數所使用，所以不必定義為final。

 

 

九、內部類的重載問題

 

　　如果你創建了一個內部類，然后繼承其外圍類並重新定義此內部類時，會發生什么呢？也就是說，內部類可以被重載嗎？這看起來似乎是個很有用的點子，但是“重載”內部類就好像它是外圍類的一個方法，其實並不起什么作用：

 

class Egg { private Yolk y; protected class Yolk { public Yolk() { System.out.println("Egg.Yolk()"); } } public Egg() { System.out.println("New Egg()"); y = new Yolk(); } } public class BigEgg extends Egg { public class Yolk { public Yolk() { System.out.println("BigEgg.Yolk()"); } } public static void main(String[] args) { new BigEgg(); }
}

輸出結果為：

New Egg()

Egg.Yolk()

 

缺省的構造器是編譯器自動生成的，這里是調用基類的缺省構造器。你可能認為既然創建了BigEgg 的對象，那么所使用的應該是被“重載”過的Yolk，但你可以從輸出中看到實際情況並不是這樣的。

這個例子說明，當你繼承了某個外圍類的時候，內部類並沒有發生什么特別神奇的變化。這兩個內部類是完全獨立的兩個實體，各自在自己的命名空間內。當然，明確地繼承某個內部類也是可以的：

class Egg2 { protected class Yolk { public Yolk() { System.out.println("Egg2.Yolk()"); } public void f() { System.out.println("Egg2.Yolk.f()"); } } private Yolk y = new Yolk(); public Egg2() { System.out.println("New Egg2()"); } public void insertYolk(Yolk yy) { y = yy; } public void g() { y.f(); } } public class BigEgg2 extends Egg2 { public class Yolk extends Egg2.Yolk { public Yolk() { System.out.println("BigEgg2.Yolk()"); } public void f() { System.out.println("BigEgg2.Yolk.f()"); } } public BigEgg2() { insertYolk(new Yolk()); } public static void main(String[] args) { Egg2 e2 = new BigEgg2(); e2.g(); } }

輸出結果為：

Egg2.Yolk()

New Egg2()

Egg2.Yolk()

BigEgg2.Yolk()

BigEgg2.Yolk.f()

 

現在BigEgg2.Yolk 通過extends Egg2.Yolk 明確地繼承了此內部類，並且重載了其中的方法。Egg2 的insertYolk()方法使得BigEgg2 將它自己的Yolk 對象向上轉型，然后傳遞給引用y。所以當g()調用y.f()時，重載后的新版的f()被執行。第二次調用Egg2.Yolk()是BigEgg2.Yolk 的構造器調用了其基類的構造器。可以看到在調用g()的時候，新版的f()被調用了。

 

十、內部類的繼承問題

　　因為內部類的構造器要用到其外圍類對象的引用，所以在你繼承一個內部類的時候，事情變得有點復雜。問題在於，那個“秘密的”外圍類對象的引用必須被初始化，而在被繼承的類中並不存在要聯接的缺省對象。要解決這個問題，需使用專門的語法來明確說清它們之間的關聯：

class WithInner { class Inner { Inner(){ System.out.println("this is a constructor in WithInner.Inner"); }; } } public class InheritInner extends WithInner.Inner { // ! InheritInner() {} // Won't compile
 InheritInner(WithInner wi) { wi.super(); System.out.println("this is a constructor in InheritInner"); } public static void main(String[] args) { WithInner wi = new WithInner(); InheritInner ii = new InheritInner(wi); } }

輸出結果為：

this is a constructor in WithInner.Inner

this is a constructor in InheritInner

 

可以看到，InheritInner 只繼承自內部類，而不是外圍類。但是當要生成一個構造器時，缺省的構造器並不算好，而且你不能只是傳遞一個指向外圍類對象的引用。此外，你必須在構造器內使用如下語法：

enclosingClassReference.super();

這樣才提供了必要的引用，然后程序才能編譯通過。

 

為什么非靜態內部類中不能有static修飾的屬性，但卻可以有常量？

如：

public class InnerClassDemo{ int x; class A{ static  int a = 0;//這樣寫是不合法的.
        static final int b=0;//這樣寫是合法的
 } }

定義一個靜態的域或者方法，要求在靜態環境或者頂層環境，即如果加上 static class A變成靜態內部類就ok非靜態內部類 依賴於一個外部類對象，而靜態域/方法是不依賴與對象——僅與類相關（細說了，就是加載靜態域時，根本沒有外部類對象）因此，非靜態內部類中不能定義靜態域/方法，編譯過不了。

而常量之所以可以（不論有無static），因為java在編譯期就確定所有常量，放到所謂的常量池當中。常量的機制和普通變量不一樣

為什么匿名內部類和局部內部類只能訪問final變量

參考：

java內部類總結 

【解惑】領略Java內部類的“內部”