内部类 | 凉月の博客

概述

把类定义在其他类的内部，这个类就被称为内部类。
- 举例：在类A中定义了一个类B，类B就是内部类。

内部类访问特点
- 内部类可以直接访问外部类的成员，包括私有。
- 外部类要访问内部类的成员，必须创建对象。
内部类作用
- 部类作用主要实现功能的隐藏、减少内存开销，提高程序的运行速度
- 内部类是一个编译时的概念，一旦编译成功，就会成为完全不同的两类。
  - 对于一个名为outer的外部类和其内部定义的名为inner的内部类。
  - 编译完成后出现outer.class和outer$inner.class两类。

内部类分类

Java中的内部类共分为四种：
- 静态内部类static inner class (also called nested class)
- 成员内部类member inner class
- 局部内部类local inner class
- 匿名内部类anonymous inner class
按照内部类位置分类
- 成员位置:在成员位置定义的类，被称为成员内部类。
- 局部位置:在局部位置定义的类，被称为局部内部类。

成员内部类

作为外部类的一个成员存在，与外部类的属性、方法并列。可通过外部类对象进行访问。

定义格式

// 外部类
修饰符 class 类名称{
    // 内部类
    修饰符 class 类名称{
        ...
    }
    ...
}

外部类静态方法中不能直接访问实例内部类数据，要用对象调用
访问内部类的成员：
- 格式: 外部类名.内部类名对象名 = 外部类对象.内部类对象;

特点

成员内部类可以访问外围类的所有成员，包括私有成员；
只有内部类可以是私有类，而常规类只可以是protected或public
成员内部类是不可以声明静态成员（包括静态变量、静态方法、静态成员类、嵌套接口）
- 但有个例外—可以声明 static final的变量，这是因为编译器对final类型的特殊处理，是直接将值写入字节码；
- static final int N=22;编译期能识别,编译后所有N用22替代了
成员内部类对象都隐式地保存了一个引用，指向创建它的外部类对象；或者说，成员内部类的入口是由外围类的对象保持着（静态内部类的入口，则直接由外围类保持着）,通过这个引用，内部类就可以无限制的访问外部类的成员了。
成员内部类可以继续包含成员内部类，而且不管一个内部类被嵌套了多少层，它都能透明地访问它的所有外部类所有成员；
成员内部可以继续嵌套多层的成员内部类，但无法嵌套静态内部类；静态内部类则都可以继续嵌套这两种内部类。
成员内部类中的 this，new关键字：
- 获取外部类对象：OuterClass.this
- 明确指定使用外部类的成员（当内部类与外部类的名字冲突时）：OuterClass.this.成员名
- 创建内部类对象的new：外围类对象.new
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  //先创建外围类对象
  OuterClass outer=new OuterClass();
  //创建成员内部类对象
  OuterClass.InnerClass inner=outer.new InnerClass();

使用

定义类

class Body {//外部类，身体
    private boolean life= true; //生命状态
    public class Heart { //内部类，心脏
        public void jump() {
            System.out.println("心脏噗通噗通的跳");
            System.out.println("生命状态" + life); //访问外部类成员变量
        }
    }
}

创建内部类对象

创建对象：外部类名.内部类名变量名 = new 外部类名().new 内部类名();

public static void main(String[] args) {
	//创建内部类对象
	Body.Heart bh = new Body().new Heart();
	//调用内部类中的方法
	bh.jump();
}

外部内中创建内部类对象

创建内部类的对象时，必须由此外围类的对象来创建其内部类的一个对象

内部类的对象被创建的时候，内部类的对象会悄悄地链接到创建它地外部类地对象，从而获得它地一个隐式引用。

public class OutterClass {

    private String name;
    private int age;

    //外部类的非静态方法访问成员内部类
    public void getInnerClass(){
        InnerClass innerClass = new InnerClass();
        System.out.println(innerClass);
    }

    //外部类的静态方法访问成员内部类，和外部类的外部访问内部类的方法一样
    public static void get(){
        OutterClass outterClass = new OutterClass();
        InnerClass innerClass = outterClass.new InnerClass();
    }

    //一个内部类
    class InnerClass{

        private String nickName;
        private String name;

    }
}

内部类生成对外部类对象的引用

使用外部类.this，这样就能够产生一个正确引用外部类的引用了

非静态内部类持有外部类的引用使用不慎会造成内存溢出

public class App {
    private String name;
    public int step = 3;

    public class InnerClass {
        private String nickName;
        private String name;
        public App getOuterClass() {
            //在内部类中，访问自己的变量时直接使用变量名，也可以使用this.变量名
            System.out.println(nickName);
            System.out.println(this.nickName);
            //在内部类中访问外部类中与内部类同名的实例变量:外部类名.this.变量名
            System.out.println(OutterClass.this.name);
            //如果内部类中没有与外部类同名的变量，则可以直接用变量名访问外部类变量
            System.out.println(step);
            return App.this;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        App. InnerClass innerClass = new App().new InnerClass();
        App outerClass = innerClass.getOuterClass();
        System.out.println(outerClass.step);
    }
}

继承成员内部类

在内部类的访问权限允许的情况下，成员内部类也是可以被继承的

由于成员内部类的对象依赖于外围类的对象
成员内部类的构造器入口由外围类的对象把持着。
继承了成员内部类的子类必须要与一个外围类对象关联起来。

子类的构造器是必须要调用父类的构造器方法，所以也只能通过父类的外围类对象来调用父类构造器。

class ClassA{

    class ClassB{ //内部类
        private String name;//内部类的私有属性
        public ClassB(String name){//内部类的构造方法
            this.name = name;
        };

        public String info(){//内部类的成员方法
            return name;
        }
    } //内部类定义完毕

}

public class OutputInnerClass extends ClassA.ClassB{
    public OutputInnerClass(ClassA a, String s){
        //new ClassA().super();
        // 第一行，必须是调用父类的构造方法
        // a 是 类 A (class A) 的一个实体(对象)。
        a.super(s); // 首先调用父类(ClassA 的内部类)的构造方法
        // 执行 a.super(s)， 将使用字符串 s 作为参数来调用类A (class A) 的内部类 B (class B) 的要求一个字符串参数的构造方法，
        // 也就是调用类OutputInnerClass的超类(class B)的、要求一个字符串参数的构造方法，以便首先创建父类对象。
    }
    public static void main(String[] args){
        // 创建子类对象时一定要先创建父类对象吗
        ClassA a = new ClassA();
        OutputInnerClass oi = new OutputInnerClass(a,"顺应天意了却凡尘"  );
        System.out.println(oi.info());
    }
}

外部类不可以直接访问非静态内部类的成员

非静态内部类可以直接访问外部类的成员，
而外部类不可以直接访问非静态内部类的成员
- 非静态内部类没有被static修饰，所以这个内部类就不是类相关的，也就说不是类的，是实例的
- 但是我们非静态内部类要创建实例，外部类一定会先创建一个外部类的实例，非静态内部类的实例就是寄生在外部类的实例上的。
- 所以，非静态内部类的实例可以直接访问外部类的成员，因为，外部类已经创建一个实例的，内部类保留了外部类创建的实例的引用
静态内部类是被static修饰的，所以是类的一员。
根据静态成员不能访问非静态成员的原则，静态内部类是不能访问外部类的非静态成员的

示例代码

class Outer {
    public String name = "MAH";
    private static int num = 100;

    //非静态内部类
    public class Inner {
        //非静态内部类的Feild
        public int Num = 4;
        //例外：这里的变量a相当于是一个常量
        static final int a=1;
        public void acc() {
            System.out.println(num);
            System.out.println(name);//非静态内部类可以直接访问外部类的成员
        }
    }

    public void accessInner() {
        // 不可以直接访问非静态内部类的成员
        System.out.println("内部类的Num值是：" + new Inner().Num);
        System.out.println("内部类的静态变量的值是"+ Inner.a);
        new Inner().acc();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Outer b = new Outer();
        //外部类通过调用accessInner方法产生一个非静态内部类的实例
        b.accessInner();
    }
}

局部内部类

在方法中定义的内部类称为局部内部类。
局部类不能用访问修饰符进行声明,它的作用域被限定在声明这个局部类的块（方法）中。
局部类有一个优势，即是对外部世界可以完全地隐藏起来。即是是OutterClass类中的其他代码也不能访问它。

访问限制

对于局部变量，局部内部类只能访问final的局部变量。
- 在JDK8中如果我们在匿名内部类中需要访问局部变量，那么这个局部变量不需要用final修饰符修饰。因为在生成的匿名内部类中维护着外部类实例的引用, 在内部类调用该变量时, 实际上是通过外部类的实例来调用的, 也就是两个实例引用着同一个内存地址, 保证了数据一致性
局部类不仅能够访问包含它们的外部类，还可以访问局部变量。但是局部变量必须事实上为final。用final修饰实际上就是为了保护数据的一致性（对引用变量来说是引用地址的一致性，对基本类型来说就是值的一致性）。在内部类中，局部变量是被当成了参数传递给匿名对象的构造器，作为成员变量在堆上存在。只需要保证这个变量代表的值或地址不变就行了。
对于类的全局成员，局部内部类定义在实例环境中（构造器、对象成员方法、实例初始化块），则可以访问外围类的所有成员

但如果内部类定义在静态环境中（静态初始化块、静态方法），则只能访问外围类的静态成员

public class OuterClass {
    private int a = 21;
    static {//静态域中的局部内部类
       class LocalClass1{
              //  int z = a; //错误，在静态的作用域中无法访问对象成员
       }
    }
    {//实例初始化块中的局部内部类
        class localClass2{
        }
    }
    public OuterClass(){
        int x = 2;
        final int y = 3;
        // x = 3;//若放开此行注释，编译无法通过，因为局部变量x已经是final类型
        //构造器中的局部内部类
        class localClass3{
            int z = y; //可以访问final的局部变量
            int b = a;//可以访问类的所有成员
             //1.8后可以访问没有用final修饰的局部变量
            int c = x;
        }
    }
    public void createRunnable() {
        final int x = 4;
        //方法中的局部内部类
        class LocalClass4 implements Runnable {//
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("局部final变量："+x);
                System.out.println("对象成员变量："+a);
            }
        }
    }
}

访问

外部类方法中，创建内部类对象，进行访问

class Party {//外部类，聚会
    public void puffBall(){// 吹气球方法
        class Ball {// 内部类，气球
            public void puff(){
                System.out.println("气球膨胀了");
            }
        }
        //创建内部类对象，调用puff方法
        new Ball().puff();
    }
}

方法外:创建外部类对象访问方法，方法中调用内部类的对象

public static void main(String[] args) {
	//创建外部类对象
	Party p = new Party();
	//调用外部类中的puffBall方法
	p.puffBall();
}

匿名内部类

匿名内部类(anonymous inner class)，简单地说：匿名内部类就是没有名字的内部类。什么情况下需要使用匿名内部类？如果满足下面的一些条件，使用匿名内部类是比较合适的：

匿名内部类就是实现接口的类或继承了该类的对象
类在定义后马上用到。
类非常小（SUN推荐是在4行代码以下）
给类命名并不会导致你的代码更容易被理解。

格式

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new 父类(参数列表) | 实现接口(){
	//匿名内部类的类体部分
}

使用原则

匿名内部类不能有构造方法。
- 构造器和类名一样
- 匿名就是没有名字
不能定义任何静态成员,方法和类。
- 只有静态内部类才能定义静态
- static final 除外
匿名内部类不能是public,protected,private,static。
必须实现一个类或一个接口。
- 返回的是子类或实现类的子类对象

因匿名内部类为局部内部类，所以局部内部类的所有限制都对其生效。

//已经存在的父类：
public abstract class Person{
    public abstract void eat();
}

//定义并创建该父类的子类对象，并用多态的方式赋值给父类引用变量
Person  p = new Person(){
    public void eat() {
        System.out.println("我吃了");
    }
};
//调用eat方法
p.eat();

匿名内部类如果不定义变量引用，则也是匿名对象

// 将定义子类与创建子类对象两个步骤由一个格式一次完成
new Person(){
    public void eat() {
        System.out.println(“我吃了”);
    }
}.eat();

传递参数

匿名内部类不能有构造器，但是我们需要一个有参构造器的时候应该怎么办？
- 只需简单地传递合适的参数给基类的构造器

class Test01 {
    //1.8之前编译器会要求其参数引用是final型的。
    public Person fun1(final String str) {
        return new Person() {
            public void eat() {
                System.out.println("我吃了"+str);
            }
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Test01().fun1("西瓜");
        person.eat();
    }
}

匿名内部类实现抽象类

抽象类定义

abstract class Base1 {
    Base1(int n) {
        System.out.println(n);
    }

    public void f() {
    }
}

匿名内部类实现抽象类

// 匿名内部类
Base1 base1 = new Base1(22) {
    {
        System.out.println("构造块");
    }

    public void f() {
        System.out.println("sub_f");
    }

    public void method() {
    }// 调用不到,Base1没有,多态
};

//匿名内部类调用方法
//匿名内部类是对象,所以能调用
new Base1(44) {
    public void f() {
        System.out.println("sub_f");
    }

    public void m() {
        System.out.println("自己添加的m()");
    }
}.m();

示例

按照要求，补齐代码

//要求在控制台输出”HelloWorld”
interface Inter { void show(); }
class Outer {
    //补齐代码
}

class OuterDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.类能直接调用method方法，有静态方法method()
        // 2.能有show()方法，说明method返回的是Inter
        // 3.使用匿名内部类重写show()方法
        Outer.method().show();
    }
}

答案：

//补齐代码
public static Inter method() {
    //匿名内部类
    return new Inter() {
        public void show(){
            System.out.println("HelloWorld") ;
        } ;
    }
}

静态内部类

如果你不需要内部类对象与其外围类对象之间有联系，那你可以将内部类声明为static。这通常称为嵌套类（nested class）。
想要理解static应用于内部类时的含义，你就必须记住，普通的内部类对象隐含地保存了一个引用，指向创建它的外围类对象。
当内部类是static的时，就不依赖于外围类对象实例而独立存在。嵌套类意味着：
- 要创建嵌套类的对象，并不需要其外围类的对象。
- 静态内部类的可以访问外围类中的所有静态成员，包括private的静态成员，但是它不能使用任何外围类的非static成员变量和方法。
其创建对象、继承（实现接口）、扩展子类等使用方式与外围类并没有多大的区别。

访问

创建静态内部类对象
- 外部类名.静态内部类名 = new 外部类名.静态内部类名();
外部类访问内部类
- 静态成员/方法：内部类.静态成员,内部类名.静态方法名();
- 非静态成员: 实例化内部类调用
- 非静态方法:通过创建对象使用
内部类访问外部类
- 所有静态成员，包括private的静态成员
- 不能使用任何外围类的非static成员变量和方法

静态内部类的静态方法只能访问静态

public class Outer {
    private static int i = 1;
    private int j = 10;

    public static void outerF1() {
    }

    public void outerF3() {
        // 外部类访问内部类的静态成员：内部类.静态成员
        System.out.println(Inner.inner_i);
        Inner.innerF1();
        // 外部类访问内部类的非静态成员:实例化内部类即可
        Inner inner = new Inner();
        inner.innerF2();
    }

    /**
     * 静态内部类可以用public,protected,private修饰
     * 静态内部类中可以定义静态或者非静态的成员
     */
    static class Inner {
        static int inner_i = 100;
        int innerJ = 200;

        static void innerF1() {
            // 静态内部类只能访问外部类的静态成员(包括静态变量和静态方法)
            System.out.println("Outer.i" + i);
            outerF1();
        }

        void innerF2() {
            // 静态内部类不能访问外部类的非静态成员(包括非静态变量和非静态方法)
            // System.out.println("Outer.i"+j);
            // outerF2();
        }
    }
}

接口写嵌套类

正常情况下，你不能在接口内部放置任何代码
但嵌套类可以作为接口的一部分，因为它是static 的。
只是将嵌套类置于接口的命名空间内，这并不违反接口的规则。
声明在接口中的内部类自动成为static和public类
- 与常规内部类不同，静态内部类可以有静态域和方法。
- 此外，静态内部类只能访问外部类的静态成员。

定义接口

interface Outer2 {
    void car();
    //因为接口中的类，方法自动有public&static
    //所以不用声明也是静态内部类，还可以继承本接口
    class staticinner implements Outer2 {
        public void car() {
            System.out.println("This is a car");
        }
    }
    //---静态内部类------------------------
    class A{
        int x = 11;
        public void f() {}
        public static void sf() {}
    }

    //---静态内部接口------------------------
    interface IA{
        int N = 45;
        void af();
        default void df() {}
        static void sf1() {}
    }
}

class Test02{
    public static void main(String[] args) {
        Outer2.staticinner staticinner = new Outer2.staticinner();
        staticinner.car();
    }
}

实现接口

class Outer2Impl implements  Outer2{
    @Override
    public void car() {
    }

    //class A是实现类的内部类,属于实现类的对象
    public void method() {
        // 访问内部类中的变量需要用对象
        System.out.println(new A().x);
        // 访问内部类中的方法需要用对象
        new A().f();
        // 静态方法属于类，可以直接调用
        A.sf();
    }

    //访问接口的内容
    public void method2() {
        // 接口变量：public static final 修饰 ，直接访问
        System.out.println(IA.N);
        IA.sf1();

        // 使用接口对象(匿名内部类)调用默认方法和抽象方法
        IA ia = new IA() {
            @Override
            public void af() {
                // TODO Auto-generated method stub
            }

        };
        ia.df();
        ia.af();
    }
}

实现接口中的接口

class IAImpl implements Outer2.IA {
    @Override
    public void af() {

    }

    @Override
    public void df() {

    }

    public static void main(String[] args) {
        //默认方法用对象调用
        new IAImpl().df();
        new IAImpl().af();
        //静态的用接口名限定
        System.out.println(Outer2.IA.N);
        Outer2.IA.sf1();
    }
}

总结

成员内部类和局部内部类,在编译以后,都会生成字节码文件
- 成员内部类: 外部类$内部类名.class. 如: Cat$CatBody.class
- 局部内部类: 外部类$数字内部类名
访问控制修饰符
- 外部类： public (default)
- 成员内部类：public / protected / (default) / private
- 局部内部类：什么都不能写
成员内部类
- 归该类的对象,内部类对象中都隐藏了一个外部类对象
- 不允许定义静态内容,static final 除外
如果外部类成员变量,内部类成员变量,内部类方法中的变量同名
- 内部类方法中的变量> 内部类成员变量> 外部类成员变量
- 内部类的方法访问同名变量
  - num:内部类方法中的变量
  - this.num:内部类成员变量
  - Other.this.num:内部类使用外部类成员变量
  - Other.this.fun():内部类调用外部类的成员方法