Java内部类详解

2017-06-19 本文已影响162人一只好奇的茂

一、介绍

内部类是指在一个外部类的内部再定义一个类。类名不需要和文件夹相同。
内部类可以是静态static的，也可用public，default，protected和private修饰。（而外部顶级类即类名和文件名相同的只能使用public和default）。

注意：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。所以内部类的成员变量/方法名可以和外部类的相同。

二、为什么需要内部类？

其主要原因有以下几点：

内部类方法可以访问该类定义所在的作用域的数据，包括私有的数据
内部类可以对同一个包中的其他类隐藏起来,一般的非内部类，是不允许有 private 与protected权限的，但内部类可以
可是实现多重继承
当想要定义一个回调函数且不想编写大量代码时，使用匿名内部类比较便捷

使用内部类最吸引人的原因是：

每个内部类都能独立地继承自一个（接口的）实现，所以无论外围类是否已经继承了某个（接口的）实现，对于内部类都没有影响。大家都知道Java只能继承一个类，它的多重继承在我们没有学习内部类之前是用接口来实现的。但使用接口有时候有很多不方便的地方。比如我们实现一个接口就必须实现它里面的所有方法。而有了内部类就不一样了，它可以在我们的类中使用多个具体类或抽象类。

三、成员内部类

成员内部类，就是作为外部类的成员，可以直接使用外部类的所有成员和方法，即使是private的。同时外部类要访问内部类的所有成员变量/方法，则需要通过内部类的对象来获取。

在成员内部类要引用外部类对象时，使用outer.this来表示外部类对象；而需要创建内部类对象，可以使用outer.inner obj = outerobj.new inner();
外部类可以访问内部类包括private方法和变量

public class Outer {
    public static void main(String[] args) {
        Outer outer = new Outer();
        Outer.Inner inner = outer.new Inner();
        inner.print("Outer.new");

        inner = outer.getInner();
        inner.print("Outer.get");
        inner.test(inner.name);
    }

    public Inner getInner() {
        return new Inner();
    }

    public class Inner {
        public void print(String str) {
            System.out.println(str);
        }

        // 外部类可以访问内部类包括private方法和变量;
        private void test(String name) {
            System.out.println(name);
        }

        private String name = "inner";
    }
}

成员内部类不能含有static的变量和方法；可以有常量。

示例：

public class Outer {
    public class Inner{
        static  int a = 0;//这样写是不合法的.
        static final int b=0;//这样写是合法的
    }
}

为什么不能有static的变量和方法？
静态成员和方法是独立于类实例存在的，而有内部类就要有外部实例，然后静态成员是独立于实例存在的，所以两个概念不能放在一起。
如上，a变量的写法假设合法，则需要通过

 Outer outer = new Outer();
 Outer.Inner inner = outer.new Inner();
 int val = inner.a;

得到a的值，然而这与静态成员和方法是独立于类实例存在相违背（应可通过Outer.Inner.a访问到）。

为什么可以有常量？
常量之所以可以（不论有无static），因为java在编译期就确定所有常量，放到所谓的常量池当中。常量的机制和普通变量不一样

四、局部内部类

局部内部类，是指内部类定义在方法和作用域内。Thinking in Java给了这么两个例子：
定义在方法内：

public class Parcel4 { 
    public Destination destination(String s) { 
        class PDestination implements Destination { 
            private String label; 
 
            public PDestination(String whereTo) { 
                label = whereTo; 
            } 
 
            public String readLabel() { 
                return label; 
            } 
        } 
        return new PDestination(s); 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        Parcel4 p = new Parcel4(); 
        Destination d = p.destination("Tasmania"); 
    } 
}

定义在作用域里：

public class Parcel5 { 
    private void internalTracking(boolean b) { 
        if (b) { 
            class TrackingSlip { 
                private String id; 
                TrackingSlip(String s) { 
                    id = s; 
                } 
                String getSlip() { 
                    return id; 
                } 
            } 
            TrackingSlip ts = new TrackingSlip("slip"); 
            String s = ts.getSlip(); 
        } 
    } 
 
    public void track() { 
        internalTracking(true); 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        Parcel5 p = new Parcel5(); 
        p.track(); 
    } 
}

局部内部类也像别的类一样进行编译，但只是作用域不同而已，只在该方法或条件的作用域内才能使用，退出这些作用域后无法引用的。

五、嵌套内部类

嵌套内部类，就是修饰为static的内部类。声明为static的内部类，不需要内部类对象和外部类对象之间的联系，就是说我们可以直接引用outer.inner，即不需要创建外部类，也不需要创建内部类。

嵌套类和普通的内部类还有一个区别：普通内部类不能有static数据和static属性，也不能包含嵌套类，但嵌套类可以。而嵌套类不能声明为private，一般声明为public，方便调用。

六、匿名内部类

有时候我为了免去给内部类命名，便倾向于使用匿名内部类，因为它没有名字。例如：

((Button) findViewById(R.id.start)).setOnClickListener(new Button.OnClickListener() { 
    @Override 
    public void onClick(View v) { 
        new Thread() { 
 
            @Override 
            public void run() { 
                // TODO Auto-generated method stub 
            } 
 
        }.start(); 
    } 
});

匿名内部类是不能加访问修饰符的。要注意的是，new 匿名类，这个类是要先定义的，看下面例子：

public class Outer { 
    public static void main(String[] args) { 
        Outer outer = new Outer(); 
        Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz"); 
        System.out.println(inner.getName()); 
    } 
 
    public Inner getInner(final String name, String city) { 
        return new Inner() { 
            private String nameStr = name; 
 
            public String getName() { 
                return nameStr; 
            } 
        }; 
    } 
} 
 
//注释后，编译时提示类Inner找不到 
/* interface Inner { 
    String getName(); 
} */

同时在这个例子，留意外部类的方法的形参，当所在的方法的形参需要被内部类里面使用时，该形参必须为final。这里可以看到形参name已经定义为final了，而形参city 没有被使用则不用定义为final。

为什么要定义为final呢？
“这是一个编译器设计的问题，如果你了解java的编译原理的话很容易理解。
首先，内部类被编译的时候会生成一个单独的内部类的.class文件，这个文件并不与外部类在同一class文件中。
当外部类传的参数被内部类调用时，从java程序的角度来看是直接的调用例如：

public void dosome(final String a,final int b){  
  class Dosome{
          public void dosome(){
               System.out.println(a+b)；
          }
   };  
   Dosome some=new Dosome();  
   some.dosome();  
}

从代码来看好像是那个内部类直接调用的a参数和b参数，但是实际上不是，在java编译器编译以后实际的操作代码是

class Outer$Dosome{  
  public Dosome(final String a,final int b){  
         this.Dosome$a=a;  
         this.Dosome$b=b;  
   }  
  public void dosome(){  
        System.out.println(this.Dosome$a+this.Dosome$b);  
   }  
}

从以上代码看来，内部类并不是直接调用方法传进来的参数，而是内部类将传进来的参数通过自己的构造器备份到了自己的内部，自己内部的方法调用的实际是自己的属性而不是外部类方法的参数。

这样理解就很容易得出为什么要用final了，因为两者从外表看起来是同一个东西，实际上却不是这样，如果内部类改掉了这些参数的值也不可能影响到原参数，然而这样却失去了参数的一致性，因为从编程人员的角度来看他们是同一个东西，如果编程人员在程序设计的时候在内部类中改掉参数的值，但是外部调用的时候又发现值其实没有被改掉，这就让人非常的难以理解和接受，为了避免这种尴尬的问题存在，所以编译器设计人员把内部类能够使用的参数设定为必须是final来规避这种莫名其妙错误的存在。”
(简单理解就是，拷贝引用，为了避免引用值发生改变，例如被外部类的方法修改等，而导致内部类得到的值不一致，于是用final来让该引用不可改变)

匿名内部类的带参构造

因为匿名内部类，没名字，是用默认的构造函数的，无参数的，那如果需要参数呢？则需要该类有带参数的构造函数：

public class Outer { 
    public static void main(String[] args) { 
        Outer outer = new Outer(); 
        Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz"); 
        System.out.println(inner.getName()); 
    } 
    public Inner getInner(final String name, String city) { 
        return new Inner(name, city) { 
            private String nameStr = name; 
            public String getName() { 
                return nameStr; 
            } 
        }; 
    } 
} 
abstract class Inner { 
    Inner(String name, String city) { 
        System.out.println(city); 
    } 
 
    abstract String getName(); 
}

注意这里的形参city，由于它没有被匿名内部类直接使用，而是被抽象类Inner的构造函数所使用，所以不必定义为final。

而匿名内部类通过实例初始化，可以达到类似构造器的效果：

public class Outer { 
    public static void main(String[] args) { 
        Outer outer = new Outer(); 
        Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz"); 
        System.out.println(inner.getName()); 
        System.out.println(inner.getProvince()); 
    } 
    public Inner getInner(final String name, final String city) { 
        return new Inner() { 
            private String nameStr = name; 
            private String province; 
 
            // 实例初始化 
            { 
                if (city.equals("gz")) { 
                    province = "gd"; 
                }else { 
                    province = ""; 
                } 
            } 
            public String getName() { 
                return nameStr; 
            } 
            public String getProvince() { 
                return province; 
            } 
        }; 
    } 
} 
interface Inner { 
    String getName(); 
    String getProvince(); 
}

七、内部类的继承

内部类的继承，是指内部类被继承，普通类 extents 内部类。而这时候代码上要有点特别处理，具体看以下例子：

public class InheritInner extends WithInner.Inner { 
 
    // InheritInner() 是不能通过编译的，一定要加上形参 
    InheritInner(WithInner wi) { 
        wi.super(); 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        WithInner wi = new WithInner(); 
        InheritInner obj = new InheritInner(wi); 
    } 
} 
 
class WithInner { 
    class Inner { 
 
    } 
}

可以看到子类的构造函数里面要使用父类的外部类对象.super();而这个对象需要从外面创建并传给形参。

八、内部类的重载

如果你创建了一个内部类，然后继承其外围类并重新定义此内部类时，会发生什么呢？也就是说，内部类可以被重载吗？这看起来似乎是个很有用的点子，但是“重载”内部类就好像它是外围类的一个方法，其实并不起什么作用：

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();
       }
}

输出结果为：

New Egg()
Egg.Yolk()

缺省的构造器是编译器自动生成的，这里是调用基类的缺省构造器。你可能认为既然创建了BigEgg 的对象，那么所使用的应该是被“重载”过的Yolk，但你可以从输出中看到实际情况并不是这样的。
这个例子说明，当你继承了某个外围类的时候，内部类并没有发生什么特别神奇的变化。这两个内部类是完全独立的两个实体，各自在自己的命名空间内。当然，明确地继承某个内部类也是可以的：

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();
       }
}

输出结果为：

Egg2.Yolk()
New Egg2()
Egg2.Yolk()
BigEgg2.Yolk()
BigEgg2.Yolk.f()

现在BigEgg2.Yolk 通过extends Egg2.Yolk 明确地继承了此内部类，并且重载了其中的方法。Egg2 的insertYolk()方法使得BigEgg2 将它自己的Yolk 对象向上转型，然后传递给引用y。所以当g()调用y.f()时，重载后的新版的f()被执行。第二次调用Egg2.Yolk()是BigEgg2.Yolk 的构造器调用了其基类的构造器。可以看到在调用g()的时候，新版的f()被调用了。

外部类和内部类的相互访问

内部类可以访问外部类的任何成员，包括private成员。
外部类访问内部类的成员需要创建内部类的对象，之后可以访问内部类的任何成员，包括private成员。

参考文章

Java内部类的使用小结