内部类

简介

内部类是一种非常有用的特性，因为它允许你把一些逻辑相关的类组织在一起，并控制位于内部的类的可见性。然而必须要了解，内部类与组合是完全不同的概念，这一点很重要。在最初，内部类看起来就像是一种代码隐藏机制：将类置于其他类的内部。但是，你将会了解到，内部类远不止如此，它了解外围类，并能与之通信，而且你用内部类写出的代码更加优雅而清晰，尽管并不总是这样（而且 Java 8 的 Lambda 表达式和方法引用减少了编写内部类的需求）。

当生成一个内部类的对象时，此对象与制造它的外围对象（enclosing object）之间就有了一种联系，所以它能访问其外围对象的所有成员，而不需要任何特殊条件。此外，内部类还拥有其外围类的所有元素的访问权。

注意：当某个外围类的对象创建了一个内部类对象时，此内部类对象必定会秘密地捕获一个指向那个外围类对象的引用。然后，在你访问此外围类的成员时，就是用那个引用来选择外围类的成员。幸运的是，编译器会帮你处理所有的细节，但你现在可以看到：内部类的对象只能在与其外围类的对象相关联的情况下才能被创建（就像你应该看到的，内部类是非 static 类时）。构建内部类对象时，需要一个指向其外围类对象的引用，如果编译器访问不到这个引用就会报错。不过绝大多数时候这都无需程序员操心。

使用 .this 和 .new

在内部类中获取外围类的引用：可以使用外部类的名字后面紧跟圆点和 this。这样产生的引用自动地具有正确的类型，这一点在编译期就被知晓并受到检查，因此没有任何运行时开销。

// innerclasses/DotThis.java
// Accessing the outer-class object
public class DotThis {
    void f() { System.out.println("DotThis.f()"); }

    public class Inner {
        public DotThis outer() {
            return DotThis.this;//返回外部类引用
            // A plain "this" would be Inner's "this"
        }
    }

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

    public static void main(String[] args) {
        DotThis dt = new DotThis();
        DotThis.Inner dti = dt.inner();
        dti.outer().f();
    }
}

输出：

DotThis.f()

创建内部类：去创建其某个内部类的对象。你必须在 new 表达式中提供对其他外部类对象的引用，这是需要使用 .new 语法，

// innerclasses/DotNew.java
// Creating an inner class directly using .new syntax
public class DotNew {
    public class Inner {}
    public static void main(String[] args) {
        DotNew dn = new DotNew();
        DotNew.Inner dni = dn.new Inner();//创建内部类对象
    }
}

注意

在拥有外部类对象之前是不可能创建内部类对象的。这是因为内部类对象会暗暗地连接到建它的外部类对象上。但是，如果你创建的是嵌套类（静态内部类），那么它就不需要对外部类对象的引用。

内部类与向上转型

在这里插入代码片// innerclasses/Destination.java
public interface Destination {
    String readLabel();
}

// innerclasses/Contents.java
public interface Contents {
    int value();
}

// innerclasses/TestParcel.java
class Parcel4 {
    private class PContents implements Contents {
        private int i = 11;
        @Override
        public int value() { return i; }
    }
    protected final class PDestination implements Destination {
        private String label;
        private PDestination(String whereTo) {
            label = whereTo;
        }
        @Override
        public String readLabel() { return label; }
    }
    public Destination destination(String s) {
        return new PDestination(s);
    }
    public Contents contents() {
        return new PContents();
    }
}
public class TestParcel {
    public static void main(String[] args) {
        Parcel4 p = new Parcel4();
        Contents c = p.contents();
        Destination d = p.destination("Tasmania");
        // Illegal -- can't access private class:
        //- Parcel4.PContents pc = p.new PContents();  编译过程中就会报错
    }
}

Parcel4 中，内部类 PContents 是 private，所以除了 Parcel4，没有人能访问它。普通（非内部）类的访问权限不能被设为 private 或者 protected；他们只能设置为 public 或 package 访问权限。

PDestination 是 protected，所以只有 Parcel4 及其子类、还有与 Parcel4 同一个包中的类（因为 protected 也给予了包访问权）能访问 PDestination，其他类都不能访问 PDestination，这意味着，如果客户端程序员想了解或访问这些成员，那是要受到限制的。实际上，甚至不能向下转型成 private 内部类（或 protected 内部类，除非是继承自它的子类），因为不能访问其名字，就像在 TestParcel 类中看到的那样。

匿名内部类

// innerclasses/Parcel7.java
// Returning an instance of an anonymous inner class
public class Parcel7 {
    public Contents contents() {
        return new Contents() { // Insert class definition
            private int i = 11;

            @Override
            public int value() { return i; }
        }; // Semicolon required
    }

    public static void main(String[] args) {
        Parcel7 p = new Parcel7();
        Contents c = p.contents();
    }
}

“创建一个继承自 Contents 的匿名类的对象。”通过 new 表达式返回的引用被自动向上转型为对 Contents 的引用。上述匿名内部类的语法是下述形式的简化形式：

// innerclasses/Parcel7b.java
// Expanded version of Parcel7.java
public class Parcel7b {
    class MyContents implements Contents {
        private int i = 11;
        @Override
        public int value() { return i; }
    }

    public Contents contents() {
        return new MyContents();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Parcel7b p = new Parcel7b();
        Contents c = p.contents();
    }
}

匿名类有参构造

// innerclasses/Parcel8.java
// Calling the base-class constructor
public class Parcel8 {
    public Wrapping wrapping(int x) {
        // Base constructor call:
        return new Wrapping(x) { // [1]
            @Override
            public int value() {
                return super.value() * 47;
            }
        }; // [2]
    }
    public static void main(String[] args) {
        Parcel8 p = new Parcel8();
        Wrapping w = p.wrapping(10);
    }
}

1] 将合适的参数传递给基类的构造器。
[2] 在匿名内部类末尾的分号，并不是用来标记此内部类结束的。实际上，它标记的是表达式的结束，只不过这个表达式正巧包含了匿名内部类罢了。因此，这与别的地方使用的分号是一致的。

嵌套类

如果不需要内部类对象与其外围类对象之间有联系，那么可以将内部类声明为 static，这通常称为嵌套类。想要理解 static 应用于内部类时的含义，就必须记住，普通的内部类对象隐式地保存了一个引用，指向创建它的外围类对象。然而，当内部类是 static 的时，就不是这样了。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。
不能从嵌套类的对象中访问非静态的外围类对象。

嵌套类与普通的内部类还有一个区别。普通内部类的字段与方法，只能放在类的外部层次上，所以普通的内部类不能有 static 数据和 static 字段，也不能包含嵌套类。但是嵌套类可以包含所有这些东西：

如果你想要创建某些公共代码，使得它们可以被某个接口的所有不同实现所共用，那么使用接口内部的嵌套类会显得很方便。

闭包

闭包（closure）是一个可调用的对象，它记录了一些信息，这些信息来自于创建它的作用域。通过这个定义，可以看出内部类是面向对象的闭包，因为它不仅包含外围类对象（创建内部类的作用域）的信息，还自动拥有一个指向此外围类对象的引用，在此作用域内，内部类有权操作所有的成员，包括 private 成员。

// innerclasses/Callbacks.java
// Using inner classes for callbacks
// {java innerclasses.Callbacks}
package innerclasses;
interface Incrementable {
    void increment();
}
// Very simple to just implement the interface:
class Callee1 implements Incrementable {
    private int i = 0;
    @Override
    public void increment() {
        i++;
        System.out.println(i);
    }
}
class MyIncrement {
    public void increment() {
        System.out.println("Other operation");
    }
    static void f(MyIncrement mi) { mi.increment(); }
}
// If your class must implement increment() in
// some other way, you must use an inner class:
class Callee2 extends MyIncrement {
    private int i = 0;
    @Override
    public void increment() {
        super.increment();
        i++;
        System.out.println(i);
    }
    private class Closure implements Incrementable {
        @Override
        public void increment() {
            // Specify outer-class method, otherwise
            // you'll get an infinite recursion:
            Callee2.this.increment();
        }
    }
    Incrementable getCallbackReference() {
        return new Closure();
    }
}
class Caller {
    private Incrementable callbackReference;
    Caller(Incrementable cbh) {
        callbackReference = cbh;
    }
    void go() { callbackReference.increment(); }
}
public class Callbacks {
    public static void main(String[] args) {
        Callee1 c1 = new Callee1();
        Callee2 c2 = new Callee2();
        MyIncrement.f(c2);
        Caller caller1 = new Caller(c1);
        Caller caller2 =
                new Caller(c2.getCallbackReference());
        caller1.go();
        caller1.go();
        caller2.go();
        caller2.go();
    }
}

输出：

Other operation
1
1
2
Other operation
2
Other operation
3

继承内部类

因为内部类的构造器必须连接到指向其外围类对象的引用，所以在继承内部类的时候，事情会变得有点复杂。问题在于，那个指向外围类对象的“秘密的”引用必须被初始化，而在派生类中不再存在可连接的默认对象。要解决这个问题，必须使用特殊的语法来明确说清它们之间的关联：

// innerclasses/InheritInner.java
// Inheriting an inner class
class WithInner {
    class Inner {}
}
public class InheritInner extends WithInner.Inner {
    //- InheritInner() {} // Won't compile
    InheritInner(WithInner wi) {
        wi.super();
    }
    public static void main(String[] args) {
        WithInner wi = new WithInner();
        InheritInner ii = new InheritInner(wi);
    }
}

可以看到，InheritInner 只继承自内部类，而不是外围类。但是当要生成一个构造器时，默认的构造器并不算好，而且不能只是传递一个指向外围类对象的引用。此外，必须在构造器内使用如下语法：

enclosingClassReference.super();

当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。

局部内部类

局部内部类不能有访问说明符，因为它不是外围类的一部分；但是它可以访问当前代码块内的常量，以及此外围类的所有成员。下面的例子对局部内部类与匿名内部类的创建进行了比较。

// innerclasses/LocalInnerClass.java
// Holds a sequence of Objects
interface Counter {
    int next();
}
public class LocalInnerClass {
    private int count = 0;
    Counter getCounter(final String name) {
        // A local inner class:
        class LocalCounter implements Counter {
            LocalCounter() {
                // Local inner class can have a constructor
                System.out.println("LocalCounter()");
            }
            @Override
            public int next() {
                System.out.print(name); // Access local final
                return count++;
            }
        }
        return new LocalCounter();
    }
    // Repeat, but with an anonymous inner class:
    Counter getCounter2(final String name) {
        return new Counter() {
            // Anonymous inner class cannot have a named
            // constructor, only an instance initializer:
            {
                System.out.println("Counter()");
            }
            @Override
            public int next() {
                System.out.print(name); // Access local final
                return count++;
            }
        };
    }
    public static void main(String[] args) {
        LocalInnerClass lic = new LocalInnerClass();
        Counter
                c1 = lic.getCounter("Local inner "),
                c2 = lic.getCounter2("Anonymous inner ");
        for(int i = 0; i < 5; i++)
            System.out.println(c1.next());
        for(int i = 0; i < 5; i++)
            System.out.println(c2.next());
    }
}

内部类标识符

由于编译后每个类都会产生一个.class 文件，其中包含了如何创建该类型的对象的全部信息（此信息产生一个"meta-class"，叫做 Class 对象）。

你可能猜到了，内部类也必须生成一个.class 文件以包含它们的 Class 对象信息。这些类文件的命名有严格的规则：外围类的名字，加上“$"，再加上内部类的名字。例如，LocalInnerClass.java 生成的 .class 文件包括：

Counter.class
LocalInnerClass$1.class
LocalInnerClass$LocalCounter.class
LocalInnerClass.class