Java学习笔记——内部类(InnerClass)浅析

内部类的定义

Java中可以在一个外部类的内部再定义一个类。这个类就叫做内部类(InnerClass)

分类：按照定义的位置不同，内部类又可以分为以下四种类型：
如果定义类在局部位置(方法/代码块中) ，可分为：

• (1) 局部内部类（有类名）
• (2) 匿名内部类（无类名）

如定义在成员位置，内部类可分为：

• (1) 成员内部类（无static修饰）
• (2) 静态内部类（使用static修饰）

内部类的作用

为什么要引入内部类呢？因为它有如下的作用

• 有时候在一个类中，需要多次通过不同的方式实现同一个接口，按照传统方法，必须多次定义不同的类，但是定义的类可能只使用一次。使用内部类可以很好的解决这个问题，每个内部类都可以实现同一个接口，既实现了代码的封装，又实现了同一接口不同的实现。
• 一个内部类对象可以访问创建它的外部类对象的内容，包括私有数据，可以认为内部类提供了某种进入其外部类的窗口。
• 内部类提供了可以继承多个具体的或抽象的类的能力，这使得多重继承的解决方案变得完整。接口解决了部分问题，而内部类有效地实现了"多重继承"。
• 内部类可以将组合的实现封装在内部中，而不为同一包的其他类所见，具有很好的封装性
• 匿名内部类可以很方便的定义回调

局部内部类

局部内部类是定义在外部类的局部位置比如方法中，并且有类名，其定义方式如下：

class outer{
	private v1;
	public void f1{
		class inner{
			System.out.println("v1 = " + v1);
			f2();
		}
	}
	public void f2{}
}

局部内部类具有以下特点：

1. 可以直接访问外部类的所有成员，包含私有的
2. 除了final外，不能添加访问修饰符,因为它的地位就是一个局部变量。局部变量是不能使用修饰符的。但是可以使用final修饰，因为局部变量也可以使用final
3. 局部内部类的作用域仅仅在定义它的方法或代码块中。
4. 外部类访问局部内部类的成员需要先创建对象，再进行访问
5. 外部其他类不能访问局部内部类的成员，因为局部内部类地位是一个局部变量
6. 如果外部类和局部内部类的成员重名时,默认遵循就近原则，如果想访问外部类的成员,则可以使用外部类名.this.成员去访问。如System.out.println("外部类的n2=”+外部类名.this.n2);Outer.this 本质就是外部类的对象

代码示例

package com.dhw.innerclass;

public class LocalInnerClass {
    public static void main(String[] args) {
        Outer outer= new Outer();
        outer.m1();
        System.out.println("outer 的 hashcode=" + outer);
    }
}
class Outer {//外部类
    private int n1 = 100;
    private void m2() {
        System.out.println("Outer m2()");
        //3. 作用域 : 仅仅在定义它的方法或代码块中
        //Inner inner = new Inner();
    }
    public void m1() {
        //2. 除了final外，不能添加访问修饰符
        final class Inner {//局部内部类(本质仍然是一个类)
            private int n1 = 800;
            public void f1() {
                //1. 局部内部类可以直接访问外部类的所有成员，包括私有的，比如下面 外部类的  n1 和 m2()
                //6. 如果外部类和局部内部类的成员重名时，默认遵循就近原则，如果想访问外部类的成员，
                // 使用 外部类名.this.成员）去访问
                // Outer.this 本质就是外部类的对象, 即哪个对象调用了 m1, Outer.this 就是哪个对象
                System.out.println("n1=" + n1 + " 外部类的 n1=" + Outer.this.n1);
                System.out.println("Outer.this 的 hashcode=" + Outer.this);
                m2();
            }
        }
        //4. 外部类在方法中，可以创建内部类对象，然后调用方法即可
        //5. 外部其他类不能访问内部类
        Inner inner = new Inner();
        inner.f1();
    }
}

匿名内部类

匿名内部类是定义在外部类的局部位置比如方法中，且没有类名的内部类，定义方式如下：

class outer{
	public void f1{
		new 外部其他类或接口 (参数列表){
			类体
		}
	}

匿名内部类的本质还是类，同时它也是一个对象。
有时候在一个类中，需要多次通过不同的方式实现同一个接口，按照传统方法，必须多次定义不同的类，但是定义的类可能只使用一次。使用匿名内部类可以很好的解决这个问题，每个内部类都可以实现同一个接口，既实现了代码的封装，又实现了同一接口不同的实现。

package com.dhw.innerclass;

public class AnonymousInnerClasses {
    public static void main(String[] args) {
        Cellphone.alarmClock(new Bell() {
            @Override
            public void ring() {
                System.out.println("懒猪起床了");
            }
        });
        Cellphone.alarmClock(new Bell() {
            @Override
            public void ring() {
                System.out.println("小伙伴们上课了");
            }
        });
    }
}
interface Bell{
    public abstract void ring();
}
class Cellphone {
    public static void alarmClock(Bell bell){
        System.out.println(bell.getClass());
        bell.ring();
    }
}

在定义匿名内部类时，底层会按顺序自动分配类名 Outer$1，Outerr$2…并马上创建该类的实例并返回，而在这之后匿名内部类Outer$1就被销毁了，因此匿名内部类只能使用一次。
此外，其参数列表会传递给它继承的类
new 外部其他类或接口 (参数列表){类体}，底层就相当于实现了如下这样的类，并马上返回该类的对象。

class Outer$1 extends 外部的其他类{
	类体
}
或
class Outer$1  implements 接口{
	类体
}

匿名内部类的使用体现了多态以及动态绑定机制，它在编程中十分重要，关于多态和动态绑定机制，可以参看以下的文章：Java多态详解和Java的动态绑定机制
匿名内部类的特点有：

1. 因为匿名内部类既是一个类的定义，同时它本身也是一个对象，因此从语法上看，它既有定义类的特征，也有创建对象的特征，因此可以调用匿名内部类方法。
2. 匿名内部类可以直接访问外部类的所有成员，包括私有的
3. 匿名内部类不能添加访问修饰符，因为它的地位就是一个局部变量
4. 匿名内部类的作用域仅仅在定义它的方法或代码块中。
5. 外部其他类不能访问匿名内部类（因为匿名内部类地位是一个局部变量)
6. 如果外部类和匿名内部类的成员重名时，匿名内部类访问的话，默认遵循就近原则,如果想访问外部类的成员，则可以使用（外部类名.this.成员)去访问

代码示例：

package com.dhw.innerclass;

public class AnonymousInnerClassesDetails {
    public static void main(String[] args) {
        Outer05 outer05 = new Outer05();
        outer05.f1();
        System.out.println("main outer05 hashcode=" + outer05);
    }
}
class Outer05 {
    private int n1 = 99;
    public void f1() {
    //创建一个基于类的匿名内部类
    //不能添加访问修饰符,因为它的地位就是一个局部变量
    //作用域 : 仅仅在定义它的方法或代码块中
        Person p = new Person(){//体现了多态的向上转型
            private int n1 = 88;
            @Override
            public void hi() {
            //可以直接访问外部类的所有成员，包含私有的
            //如果外部类和匿名内部类的成员重名时，匿名内部类访问的话，
            //默认遵循就近原则，如果想访问外部类的成员，则可以使用 （外部类名.this.成员）去访问
                 System.out.println("匿名内部类重写了 hi 方法 内部类的n1=" + n1 +
                        " 外部类的 n1=" + Outer05.this.n1 );
            //Outer05.this 就是调用 f1 的 对象
                System.out.println("Outer05.this hashcode=" + Outer05.this);
            }
        };
        p.hi();//动态绑定, 运行类型是 Outer05$1
        System.out.println(p.getClass());
         new Person(){
         @Override
         public void hi() {
            System.out.println("匿名内部类重写了 hi 方法222");
         }
         @Override
         public void ok(String str) {
            super.ok(str);
         }
         }.ok("jack");
        //也可以直接调用, 匿名内部类本身也是返回对象
        // class 匿名内部类 extends Person {}
    }
}
class Person {//类
    public void hi() {
        System.out.println("Person hi()");
    }
    public void ok(String str) {
        System.out.println("Person ok() " + str);
    }
}

运行结果如图所示

可以看到，Java底层确实生成了一个叫做Outer05$1的类

成员内部类

成员内部类定义在外部类的成员位置，并且没有static修饰，其定义方式如下

class outer{
	private v1;
	public void f1{
	}
	public void f2{}
	修饰符 class inner{
		//类体
	}
}

成员内部类具有以下特点：

1. 成员内部类可以直接访问外部类的所有成员，包括私有的
2. 可以添加任意修饰符（private、public…）因为它就相当于一个外部类的成员
3. 作用域为整个类体，也就是说，只能通过外部类创建内部类对象
4. 外部类访问成员内部类要创建对象，再访问
5. 外部其他类访问成员内部类的成员(前提是满足访问权限)有两种方式，一是通过外部类的对象进行访问Outer.Inner ii = new Outer(参数列表).new Inner();或new Outer().new Inner().fun();二是在外部类中，编写一个可以返回 Inner对象的方法
6. 如果外部类和内部类的成员重名时，内部类访问的话，默认遵循就近原则，如果想访问外部类的成员,则可以使用(外部类名.this.成员)去访问

代码示例：

package com.dhw.innerclass;

public class MemberInnerClass {
    public static void main(String[] args) {
        Outer08 outer08 = new Outer08();
        outer08.t1();
        //外部其他类使用成员内部类的2种方式
        //第一种方式
        //相当于把 new Inner08()当做是 outer08 成员
        Outer08.Inner08 inner08 = outer08.new Inner08();
        inner08.say();
        //也可以这么写
        new Outer08().new Inner08().say();
        // 第二种方式，在外部类中，编写一个可以返回 Inner对象的方法
        Outer08.Inner08 inner08Instance = outer08.getInner08Instance();
        inner08Instance.say();
    }
}
class Outer08 { //外部类
    private int n1 = 10;
    public String name = "张三";
    private void hi() {
        System.out.println("hi()方法...");
    }
    //2.可以添加任意访问修饰符(public、protected 、默认、private),因为它的地位就是一个成员
    public class Inner08 {//成员内部类
        private double sal = 99.8;
        private int n1 = 66;
        public void say() {
        //可以直接访问外部类的所有成员，包含私有的
        //如果成员内部类的成员和外部类的成员重名，会遵守就近原则可以通过 外部类名.this.属性 来访问外部类的成员
            System.out.println("内部类的n1 = " + n1 + " name = " + name + " 外部类的 n1=" + Outer08.this.n1);
            hi();
        }
    }
    //写能返回内部类的方法
    public Inner08 getInner08Instance(){
        return new Inner08();
    }
    public void t1() {
    //外部类使用成员内部类
    //创建成员内部类的对象，然后使用相关的方法
        Inner08 inner08 = new Inner08();
        inner08.say();
        System.out.println(inner08.sal);
    }
}

静态内部类

静态内部类定义在外部类的成员位置，并且有static修饰，其定义方式如下：

class outer{
	private v1;
	public void f1{
	}
	public void f2{}
	修饰符 static class inner{
		//类体
	}
}

静态内部类的特点如下：

1. 可以直接访问外部类的所有静态成员，包含私有的，但不能直接访问非静态成员
2. 可以添加任意访问修饰符(public、protected、默认、private),因为它的地位就是一个成员。
3. 作用域为整个类体
4. 外部类访问静态内部类访问方式需先创建对象再访问
5. 外部其他类访问静态内部类也有两种方式(前提是满足访问权限)，一是直接通过类名来访问Outer.Inner ii = new Outer.Inner();二是在外部类定义一个可以返回静态内部类对象的方法
6. 如果外部类和静态内部类的成员重名时，静态内部类访问的时，默认遵循就近原则，如果想访问外部类的成员，则可以使用(外部类名.成员)去访问

代码示例

package com.dhw.innerclass;

public class StaticInnerClass {
    public static void main(String[] args) {
        Outer10 outer10 = new Outer10();
        //外部类访问静态内部类需创建对象，再访问
        outer10.m1();
        //外部其他类 使用静态内部类
        //方式 1
        //因为是静态内部类，可以通过类名直接访问(前提是满足访问权限)
        Outer10.Inner10 inner10 = new Outer10.Inner10();
        inner10.say();
        //另一种方法
        new Outer10.Inner10().say();
        //方式 2
        //编写一个方法，可以返回静态内部类的对象实例
        Outer10.Inner10 inner101 = outer10.getInner10();
        inner101.say();
        //可以编写静态方法，这样可以直接通过外部类名访问，更方便
        Outer10.Inner10 inner10_ = Outer10.getInner10_();
        inner10_.say();
    }
}
class Outer10 { //外部类
    private int n1 = 10;
    private static int n2 = 22;
    private static String name = "张三";
    private static void cry() {}

    //4. 可以添加任意访问修饰符(public、protected 、默认、private),因为它的地位就是一个成员
    //5. 作用域为整个类体
    static class Inner10 {
        private static String name = "李维斯";
        public void say() {
            //如果外部类和静态内部类的成员重名时，静态内部类访问的时，
            //默认遵循就近原则，如果想访问外部类的成员，则可以使用 （外部类名.成员）
            System.out.println(" 内部类 name= " +name + " 外部类 name= " + Outer10.name);
            cry();
            //3. 可以直接访问外部类的所有静态成员，包含私有的，但不能直接访问非静态成员
            //System.out.println(n1);
            System.out.println(n2);
        }
    }
    public void m1() { //外部类访问静态内部类需创建对象，再访问
        Inner10 inner10 = new Inner10();
        inner10.say();
    }
    public Inner10 getInner10() {
        return new Inner10();
    }
    //可以编写静态方法，这样可以直接通过外部类名访问，更方便
    public static Inner10 getInner10_() {
        return new Inner10();
    }
}