Java内部类
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java内部类相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
本文是《Java核心技术 卷1》中第六章接口与内部类中关于内部类的阅读总结。
Java中的内部类（inner class）是定义在另一个类内部的类。那么内部类有什么用呢？这里主要由三个内部类存在的原因：
- 内部类方法可以访问该类定义所在的作用域中的数据，包括私有的数据。即，如果类A中定义了类B，那么类B可以访问类A中的数据，甚至是私有数据，但类A不能访问类B中的私有数据；
- 内部类可以对同一个包中的其他类隐藏起来。在一个包中，定义一个类时，即使不加上访问权限关键词，这个类也是包内其他类可访问的，不过如果定义成内部类，就相当于对包内其他类隐藏起来了；
- 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（anonymous）内部类比较便捷；
在C++中和Java内部类概念相似的是嵌套类。一个被嵌套的类包含在外围类的作用域内。
Java的内部类又一个功能，使得内部类比C++的嵌套类更加有用。内部类的对象有一个隐式引用，它引用了实例化该内部对象的外围类对象。通过这个指针，可以访问外围类对象的全部状态。
1 使用内部类访问对象状态
内部类的语法比较复杂，这里使用一个简单的例子来说明内部类的使用方式。下面的代码构造一个TalkingClock类，里面定义了一个TimePrinter类。构造一个TalkingClock时需要两个参数：时间间隔interval和开关铃声标志beep：
public class TalkingClock {
private int interval;
private boolean beep;
public TalkingClock(int interval,boolean beep){...}
public void start(){...}
public class TimePrinter implements ActionListener{
//an inner class
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
...
}
}
}TimePrinter类的定义如下：
public class TimePrinter implements ActionListener{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
Date now=new Date();
System.out.println("At the tone,the time is "+now);
if(beep)Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
}这里的TimePrinter类只有一个方法actionPerformed，不过这个方法里面使用了外围类TalkingClock类的变量beep，而自己没有beep这个实例域或变量。也就是说，对内部类，它即可以访问自身的数据域，也可以访问创建它的外围类的数据域。
那内部类是如何使用外围类的变量的呢？内部类的对象总有一个隐式引用，这个引用指向了创建它的外部类对象：
这个引用在内部类的定义中是不可见的。为了说明这个概念，我们可以将外部类对象的引用称为outer。于是actionPerformed方法将等价于下列形式：
public class TimePrinter implements ActionListener{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
Date now=new Date();
System.out.println("At the tone,the time is "+now);
if(outer.beep)Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
}public TimePrinter(TalkingClock clock)
{
outer=clock;
}在start方法中创建了TimePrinter对象后，编译器就会将this引用传递给当前的TalkingClock的构造器：
ActionListener listener=new TimePrinter(this);注意，上面的代码都是编译器自动添加的。下面是TalkingClock类的完整定义：
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.util.Date;
import javax.swing.Timer;
public class TalkingClock {
private int interval;
private boolean beep;
public TalkingClock(int interval,boolean beep){
this.interval=interval;
this.beep=beep;
}
public void start(){
ActionListener listener=new TimePrinter();
Timer t=new Timer(interval,listener);
t.start();
}
public class TimePrinter implements ActionListener{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
Date now=new Date();
System.out.println("At the tone,the time is "+now);
if(beep)Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
}
}
2 内部类的特殊语法规则
在上面，已经介绍了内部类有一个外部类的隐式引用outer。事实上，使用外部类引用的正规语法还要复杂一些。下面的表达式：
OuterClasss.this
表示外部类的引用。比如可以像下面这样编写TimePrinter内部类的actionPerformed方法：
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
...
if(TalkingClock.this.beep)Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}outerObject.new InnerClass(construction parameters);ActionListener listener=this.new TimePrinter()；
在这里，最新构造的TimePrinter对象的外部类引用被设置为创建内部类对象的方法中的this引用。这其实是多余的。
在外部类作用域外，还可以这样引用内部类：
OuterClass.InnerClass
3 编译器如何处理内部类
内部类是一个编译器现象，与虚拟机无关。编译器会把内部类翻译成用$分隔外部类名和内部类名的常规类文件，虚拟机并不会知道。
在上面那个例子中，我们可以看到在编译后的bin文件夹下的.class文件。对于上面的项目，这里有两个.class文件：
TalkingClock.class和TalkingClock$TimePrinter.class
说明编译器会把内部类作为一个常规类文件。那么这个类有什么特别的么？
可以使用javap来反编译.class文件查看这个类的具体信息，输入命令javap -private TalkingClock$TimePrinter，结果如下：
可以看到，在编译后的文件中，有我们自己编写的方法actionPerformed，除此还有一个final变量this$0，也就是说外部类的隐式引用，这个名字是编译器合成的，在自己编写的代码中不能使用，还有编译器生成的一个构造器，在这个构造器中正是有一个外部类的参数。
既然编译器能够自动转化，那么能不能不用内部类自己实现呢？
首先将TimePrinter定义成一个常规类，在TalkingClock类的外部，TalkingClock中构造TimePrinter对象时，传递一个this指针。而在TimePrinter中，使用传进来的TalkingClock指针访问TalkingClock内部的beep实例。
问题出现了，在TalkingClock类中，beep是私有的，外部的类不能访问。
也就是说，内部类有对外部类的访问特权，那么编译器是如何保存这个访问特权的呢？
使用javap反编译TalkingClock类，看看结果：
这里除了我们自己定义的实例域和方法外，多了一个静态方法access$0，这个方法有一个参数，就是这个类的引用。这个方法的返回类型正好是内部类要使用的beep的类型。也就是说，内部类通过调用这个方法来得到外部类的私有成员变量。即：
if(beep)
就相当于：
if(access$0(outer))
这样可能会有风险，毕竟每个人都可以通过access$0方法访问外部类的私有成员。不过这个方法隐藏在编译后的字节码中，很难找到这个方法的具体地址。当然，自己的代码中也不可能使用access$0这个非法的方法名。
4 局部内部类
在上面的示例中，TimePrinter类的只有在TalkingClock类中的start方法中使用一次。这时，就可以将内部类定义为局部内部类。
public void start(){
<span style="white-space:pre"> </span>class TimePrinter implements ActionListener{
public void actionPerformed(ActionEvent event){
Date now=new Date();
System.out.println("At the tone,the time is "+now);
if(beep)Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
}
ActionListener listener=new TimePrinter();
Timer t=new Timer(interval,listener);
t.start();
}局部类有个优势，就是对外部世界可以完全隐藏起来，即使TalkingClock类中的其它方法也不能访问。
这个例子和上面那个例子的运行结果相同。
5 由外部方法访问final变量
与其它内部类相比，局部类还有一个优点，就是它们不仅能够访问包含它们的外部类，还能访问局部变量。不过，这些变量必须被声明为final。下面的代码将interval和beep放在start方法中：
public void start(int interval,final boolean beep){
class TimePrinter implements ActionListener{
public void actionPerformed(ActionEvent event){
Date now=new Date();
System.out.println("At the tone,the time is "+now);
if(beep)Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
}
ActionListener listener=new TimePrinter();
Timer t=new Timer(interval,listener);
t.start();
}在这里，interval和beep作为start的参数，这样TalkingClock类中就不需要定义这两个成员变量了。
不过，既然TimePrinter类在start内部，就应该能访问这个变量。
为了能够清楚的看到内部的问题，考虑控制流程：
（1）调用start方法；
（2）调用内部类TimePrinter的构造器，以便初始化对象变量listener；
（3）将listener引用传递给Timer构造器，定时器开始计时，start方法结束。此时，start方法中的beep参数变量不复存在；
（4）然后，actionPerformed方法执行if(beep)；
可beep变量已经没了啊，actionPerformed方法怎么还知道beep的值？可能的原因是内部类TimePrinter构造listener的时候就把这个值保存起来了。使用javap来看看内部类的定义：
可以看到，除了自己定义的，多了一个final的变量val$beep，而且自动生成的构造器除了一个外部类的引用参数外还有一个boolean类型的参数，这个参数起始就是传递beep变量的。这就证实了我们的猜测。实际上，当创建一个对象的时候，beep就会被传递给构造器，并存储在val$beep域中。编译器必须检查对局部变量的访问，为每一个变量建立相应的数据域，并将局部变量拷贝到构造器中，以便将这些数据域初始化为局部变量的副本。
将beep变量声明为final，对它进行初始化后就不能再进行修改，保证了局部变量和在局部类中的副本保持一致。
不过，如果需要修改这个final的值怎么办？比如需要更新在一个封闭作用域内的计数器。这里，要统计一下排序过程中调用compareTo方法的次数。
这时，final由于不能更新所以不能成功。不过可以通过下面的技巧能够修改final变量：
public static int count(){
final int[] counter=new int[1];
Date[] dates=new Date[100];
for(int i=0;i<dates.length;i++)
{
dates[i]=new Date(){
public int compareTo(Date other)
{
counter[0]++;
return super.compareTo(other);
}
};
}
Arrays.sort(dates);
return counter[0];
}上述代码结果如下：
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6 匿名内部类
将局部内部类的使用再深入一步。假如只创建这个类的一个对象，就不必命名了。这种类叫做匿名内部类（anonymous inner class）。比如这样：
public void start(int interval,final boolean beep){
ActionListener listener=new ActionListener()
{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
Date now=new Date();
System.out.println("At the tone,the time is "+now);
if(beep)Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
};
Timer t=new Timer(interval,listener);
t.start();
}通常的语法格式是：
new SuperType(construction parameters)
{
inner class methods and data
}其中，SuperType可以是一个接口，于是内部类就要实现这个接口；也可以是一个类，于是内部类就要扩展它。
如果一个内部类的代码很少，就可以使用匿名内部类。
7 静态内部类
如果一个内部类并不需要引用外部类对象，那就可以将一个内部类隐藏在外部类内。为此，可以将内部类声明为static，以便取消产生的引用。
下面是一个使用静态内部类的典型例子。如果要计算一个数组的最大值和最小值，如果使用两个方法的话，需要对数组遍历两次。如果在一次遍历中获得最大值和最小值，又需要返回两个结果。为此可以定义一个包含两个值的Pair类：
class Pair
{
private double first;
private double second;
public Pair(double first,double second)
{
this.first=first;
this.second=second;
}
public double getFirst(){
return first;
}
public double getSecond(){
return second;
}
}public class ArrayAlg {
public static class Pair
{
private double first;
private double second;
public Pair(double first,double second)
{
this.first=first;
this.second=second;
}
public double getFirst(){
return first;
}
public double getSecond(){
return second;
}
}
public static Pair minmax(double[] values){
double min=Double.MIN_VALUE;
double max=Double.MAX_VALUE;
for(double x:values){
if(min>x)min=x;
if(max<x)max=x;
}
return new Pair(min,max);
}
}只有内部类可以声明为static。静态内部类的对象除了没有产生它的外部类对象的引用特权外，和所有的内部类都一样。在这个例子中，必须定义为static是由于这个内部类是定义在静态方法中的。
以上是关于Java内部类的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章