內(nèi)部クラスという言葉といえば、聞いたことはあっても聞き慣れない人も多いのではないでしょうか。その理由は、コードを書く際に利用できるシナリオがそれほど多くなく、最も一般的なユースケースはイベント監(jiān)視がある場合であり、使用されていても內(nèi)部クラスの使用法がまとめられることはほとんどないからです。今日調(diào)べてみましょう。

1. 內(nèi)部クラスの基本

Java では、このようにクラスを別のクラスまたはメソッド內(nèi)で定義できます。內(nèi)部クラスと呼ばれます。広義の內(nèi)部クラスには、一般的にメンバー內(nèi)部クラス、ローカル內(nèi)部クラス、匿名內(nèi)部クラス、靜的內(nèi)部クラスの 4 種類が含まれます。まず、これら 4 つの內(nèi)部クラスの使用法を理解しましょう。

1. メンバーの內(nèi)部クラス

メンバーの內(nèi)部クラスは最も一般的な內(nèi)部クラスであり、次の形式で別のクラス內(nèi)に配置されるように定義されます。

class Circle {
    double radius = 0;
     
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
     
    class Draw {     //內(nèi)部類
        public void drawSahpe() {
            System.out.println("drawshape");
        }
    }
}

DrawクラスはCircleクラスのメンバーのようなもので、Circleは外部クラスと呼ばれているようです。メンバーの內(nèi)部クラスは、外部クラスのすべてのメンバー プロパティとメンバー メソッド (プライベート メンバーと靜的メンバーを含む) に無條件でアクセスできます。

class Circle {
    private double radius = 0;
    public static int count =1;
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
     
    class Draw {     //內(nèi)部類
        public void drawSahpe() {
            System.out.println(radius);  //外部類的private成員
            System.out.println(count);   //外部類的靜態(tài)成員
        }
    }
}

ただし、メンバー內(nèi)部クラスに外部クラスと同じ名前のメンバー変數(shù)またはメソッドがある場合、デフォルトではメンバー內(nèi)部クラスのメンバーが隠蔽されることに注意してください。アクセスされます。同じ名前の外部クラスのメンバーにアクセスする場合は、次の形式でアクセスする必要があります:

外部クラス.this.メンバー変數(shù)

外部クラス.this.Member メソッド

メンバー內(nèi)部クラスは外部クラスのメンバーに無條件にアクセスできますが、外部クラスはメンバー內(nèi)部クラスのメンバーにそれほど自由にアクセスできません。外部クラス內(nèi)のメンバー內(nèi)部クラスのメンバーにアクセスする場合は、まずメンバー內(nèi)部クラスのオブジェクトを作成し、次にこのオブジェクトを指す參照を通じてそのオブジェクトにアクセスする必要があります。

class Circle {
    private double radius = 0;
 
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
        getDrawInstance().drawSahpe();   //必須先創(chuàng)建成員內(nèi)部類的對象，再進(jìn)行訪問
    }
     
    private Draw getDrawInstance() {
        return new Draw();
    }
     
    class Draw {     //內(nèi)部類
        public void drawSahpe() {
            System.out.println(radius);  //外部類的private成員
        }
    }
}

メンバー內(nèi)部クラスclass は外部クラスに依存して存在します。つまり、メンバー內(nèi)部クラスのオブジェクトを作成する場合は、外部クラスのオブジェクトが存在することが前提となります。メンバー內(nèi)部クラス オブジェクトを作成する一般的な方法は次のとおりです。

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        //第一種方式：
        Outter outter = new Outter();
        Outter.Inner inner = outter.new Inner();  //必須通過Outter對象來創(chuàng)建
         
        //第二種方式：
        Outter.Inner inner1 = outter.getInnerInstance();
    }
}
 
class Outter {
    private Inner inner = null;
    public Outter() {
         
    }
     
    public Inner getInnerInstance() {
        if(inner == null)
            inner = new Inner();
        return inner;
    }
      
    class Inner {
        public Inner() {
             
        }
    }
}

內(nèi)部クラスには、プライベート アクセス権、保護(hù)されたアクセス権、パブリック アクセス権、およびパッケージ アクセス権を設(shè)定できます。たとえば、上記の例では、メンバーの內(nèi)部クラス Inner が private で変更されている場合は、外部クラス內(nèi)でのみアクセスできますが、public で変更されている場合はどこからでもアクセスできます。 protected で変更された場合、アクセスのみ可能 同じパッケージ內(nèi)または外部クラスの継承によりアクセス可能; デフォルトのアクセス権限の場合、同じパッケージ內(nèi)のみアクセス可能これは外部クラスとは少し異なり、外部クラスはパブリック アクセス許可とパッケージ アクセス許可でのみ変更できます。

2. ローカル內(nèi)部クラス

ローカル內(nèi)部クラスは、メソッドまたはスコープで定義されたクラスです。メンバー內(nèi)部クラスとの違いは、ローカル內(nèi)部クラス アクセスはメソッドまたはスコープに限定されます。

class People{
    public People() {
         
    }
}
 
class Man{
    public Man(){
         
    }
     
    public People getWoman(){
        class Woman extends People{   //局部內(nèi)部類
            int age =0;
        }
        return new Woman();
    }
}

ローカル內(nèi)部クラスはメソッド內(nèi)のローカル変數(shù)に似ており、public、protected、private、および static 修飾子を持つことができないことに注意してください。

3. 匿名內(nèi)部クラス

コードを書くときに匿名內(nèi)部クラスが最も一般的に使用されるべきです。イベント監(jiān)視コードを書くときに匿名內(nèi)部クラスを使用すると、便利なだけではありません。コードの保守が容易になります。次のコードは、Android イベント リスニング コードです。

scan_bt.setOnClickListener(new OnClickListener() {
             
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // TODO Auto-generated method stub
                 
            }
        });
         
        history_bt.setOnClickListener(new OnClickListener() {
             
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // TODO Auto-generated method stub
                 
            }
        });

このコードは、匿名の內(nèi)部クラスを使用して、2 つのボタンのリスナーを設(shè)定します。このコードでは:

new OnClickListener() {
             
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // TODO Auto-generated method stub
                 
            }
        }

は匿名の內(nèi)部クラスを使用しています。コードでは、ボタンにリスナー オブジェクトを設(shè)定する必要があります。匿名內(nèi)部クラスを使用すると、親クラスまたはインターフェイスでメソッドを?qū)g裝するときに対応するオブジェクトを生成できますが、その前提として、親クラスまたはインターフェイスが最初に存在する必要があります。このように使用できます。もちろん、次のように記述することも可能で、上記の匿名內(nèi)部クラスを使用するのと同じ効果があります。

private void setListener()
{
    scan_bt.setOnClickListener(new Listener1());       
    history_bt.setOnClickListener(new Listener2());
}
 
class Listener1 implements View.OnClickListener{
    @Override
    public void onClick(View v) {
    // TODO Auto-generated method stub
             
    }
}
 
class Listener2 implements View.OnClickListener{
    @Override
    public void onClick(View v) {
    // TODO Auto-generated method stub
             
    }
}

この記述方法でも同じ効果が得られますが、時(shí)間がかかり、保守が難しいため、イベント監(jiān)視コードの記述には匿名の內(nèi)部クラス メソッドが一般的に使用されます。同様に、匿名內(nèi)部クラスはアクセス修飾子と靜的修飾子を持つことができません。

匿名內(nèi)部クラスは、コンストラクターを持たない唯一のクラスです。コンストラクターがないため、匿名內(nèi)部クラスの使用範(fàn)囲は非常に限られており、ほとんどの匿名內(nèi)部クラスはインターフェイスのコールバックに使用されます。匿名內(nèi)部クラスには、コンパイル中にシステムによって自動的に Oututter$1.class という名前が付けられます。

一般に、匿名內(nèi)部クラスは、他のクラスを継承したり、インターフェイスを?qū)g裝したりするために使用されます。追加のメソッドを追加する必要はなく、継承されたメソッドを?qū)g裝または書き換えるだけです。

4. 靜的內(nèi)部クラス

靜的內(nèi)部クラスも別のクラスで定義されたクラスですが、クラスの前に追加のキーワード static があります。靜的內(nèi)部クラスは、外部クラスに依存する必要はありません。これは、クラスの靜的メンバー プロパティに似ていますが、外部クラスの非靜的メンバー変數(shù)やメソッドは使用できません。これは理解しやすいためです。外部クラスのオブジェクトはありません。この場合、靜的な內(nèi)部クラスのオブジェクトを作成できます。外部クラスの非靜的メンバーへのアクセスを許可すると、非靜的メンバーが存在するため、矛盾が生じます。外部クラスの を特定のオブジェクトにアタッチする必要があります。

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        Outter.Inner inner = new Outter.Inner();
    }
}
 
class Outter {
    public Outter() {
         
    }
     
    static class Inner {
        public Inner() {
             
        }
    }
}

二.深入理解內(nèi)部類

1.為什么成員內(nèi)部類可以無條件訪問外部類的成員？

在此之前，我們已經(jīng)討論過了成員內(nèi)部類可以無條件訪問外部類的成員，那具體究竟是如何實(shí)現(xiàn)的呢？下面通過反編譯字節(jié)碼文件看看究竟。事實(shí)上，編譯器在進(jìn)行編譯的時(shí)候，會將成員內(nèi)部類單獨(dú)編譯成一個(gè)字節(jié)碼文件，下面是Outter.java的代碼：

public class Outter {
    private Inner inner = null;
    public Outter() {
         
    }
     
    public Inner getInnerInstance() {
        if(inner == null)
            inner = new Inner();
        return inner;
    }
      
    protected class Inner {
        public Inner() {
             
        }
    }
}

編譯之后，出現(xiàn)了兩個(gè)字節(jié)碼文件：

反編譯Outter$Inner.class文件得到下面信息：

E:\Workspace\Test\bin\com\cxh\test2>javap -v Outter$Inner
Compiled from "Outter.java"
public class com.cxh.test2.Outter$Inner extends java.lang.Object
  SourceFile: "Outter.java"
  InnerClass:
   #24= #1 of #22; //Inner=class com/cxh/test2/Outter$Inner of class com/cxh/tes
t2/Outter
  minor version: 0
  major version: 50
  Constant pool:
const #1 = class        #2;     //  com/cxh/test2/Outter$Inner
const #2 = Asciz        com/cxh/test2/Outter$Inner;
const #3 = class        #4;     //  java/lang/Object
const #4 = Asciz        java/lang/Object;
const #5 = Asciz        this$0;
const #6 = Asciz        Lcom/cxh/test2/Outter;;
const #7 = Asciz        <init>;
const #8 = Asciz        (Lcom/cxh/test2/Outter;)V;
const #9 = Asciz        Code;
const #10 = Field       #1.#11; //  com/cxh/test2/Outter$Inner.this$0:Lcom/cxh/t
est2/Outter;
const #11 = NameAndType #5:#6;//  this$0:Lcom/cxh/test2/Outter;
const #12 = Method      #3.#13; //  java/lang/Object."<init>":()V
const #13 = NameAndType #7:#14;//  "<init>":()V
const #14 = Asciz       ()V;
const #15 = Asciz       LineNumberTable;
const #16 = Asciz       LocalVariableTable;
const #17 = Asciz       this;
const #18 = Asciz       Lcom/cxh/test2/Outter$Inner;;
const #19 = Asciz       SourceFile;
const #20 = Asciz       Outter.java;
const #21 = Asciz       InnerClasses;
const #22 = class       #23;    //  com/cxh/test2/Outter
const #23 = Asciz       com/cxh/test2/Outter;
const #24 = Asciz       Inner;
 
{
final com.cxh.test2.Outter this$0;
 
public com.cxh.test2.Outter$Inner(com.cxh.test2.Outter);
  Code:
   Stack=2, Locals=2, Args_size=2
   0:   aload_0
   1:   aload_1
   2:   putfield        #10; //Field this$0:Lcom/cxh/test2/Outter;
   5:   aload_0
   6:   invokespecial   #12; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   9:   return
  LineNumberTable:
   line 16: 0
   line 18: 9
 
  LocalVariableTable:
   Start  Length  Slot  Name   Signature
   0      10      0    this       Lcom/cxh/test2/Outter$Inner;
 
}

第11行到35行是常量池的內(nèi)容，下面逐一第38行的內(nèi)容：

final com.cxh.test2.Outter this$0;

這行是一個(gè)指向外部類對象的指針，看到這里想必大家豁然開朗了。也就是說編譯器會默認(rèn)為成員內(nèi)部類添加了一個(gè)指向外部類對象的引用，那么這個(gè)引用是如何賦初值的呢？下面接著看內(nèi)部類的構(gòu)造器：

public com.cxh.test2.Outter$Inner(com.cxh.test2.Outter);

從這里可以看出，雖然我們在定義的內(nèi)部類的構(gòu)造器是無參構(gòu)造器，編譯器還是會默認(rèn)添加一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)的類型為指向外部類對象的一個(gè)引用，所以成員內(nèi)部類中的Outter this&0 指針便指向了外部類對象，因此可以在成員內(nèi)部類中隨意訪問外部類的成員。

從這里也間接說明了成員內(nèi)部類是依賴于外部類的，如果沒有創(chuàng)建外部類的對象，則無法對Outter this&0引用進(jìn)行初始化賦值，也就無法創(chuàng)建成員內(nèi)部類的對象了。

2.為什么局部內(nèi)部類和匿名內(nèi)部類只能訪問局部final變量？

想必這個(gè)問題也曾經(jīng)困擾過很多人，在討論這個(gè)問題之前，先看下面這段代碼：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
         
    }
     
    public void test(final int b) {
        final int a = 10;
        new Thread(){
            public void run() {
                System.out.println(a);
                System.out.println(b);
            };
        }.start();
    }
}

這段代碼會被編譯成兩個(gè)class文件：Test.class和Test1.class。默認(rèn)情況下，編譯器會為匿名內(nèi)部類和局部內(nèi)部類起名為Outter1.class。默認(rèn)情況下，編譯器會為匿名內(nèi)部類和局部內(nèi)部類起名為Outterx.class（x為正整數(shù)）。

根據(jù)上圖可知，test方法中的匿名內(nèi)部類的名字被起為 Test$1。

上段代碼中，如果把變量a和b前面的任一個(gè)final去掉，這段代碼都編譯不過。我們先考慮這樣一個(gè)問題：

當(dāng)test方法執(zhí)行完畢之后，變量a的生命周期就結(jié)束了，而此時(shí)Thread對象的生命周期很可能還沒有結(jié)束，那么在Thread的run方法中繼續(xù)訪問變量a就變成不可能了，但是又要實(shí)現(xiàn)這樣的效果，怎么辦呢？Java采用了 復(fù)制 的手段來解決這個(gè)問題。將這段代碼的字節(jié)碼反編譯可以得到下面的內(nèi)容：

我們看到在run方法中有一條指令：

bipush 10

這條指令表示將操作數(shù)10壓棧，表示使用的是一個(gè)本地局部變量。這個(gè)過程是在編譯期間由編譯器默認(rèn)進(jìn)行，如果這個(gè)變量的值在編譯期間可以確定，則編譯器默認(rèn)會在匿名內(nèi)部類（局部內(nèi)部類）的常量池中添加一個(gè)內(nèi)容相等的字面量或直接將相應(yīng)的字節(jié)碼嵌入到執(zhí)行字節(jié)碼中。這樣一來，匿名內(nèi)部類使用的變量是另一個(gè)局部變量，只不過值和方法中局部變量的值相等，因此和方法中的局部變量完全獨(dú)立開。

下面再看一個(gè)例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
         
    }
     
    public void test(final int a) {
        new Thread(){
            public void run() {
                System.out.println(a);
            };
        }.start();
    }
}

反編譯得到：

我們看到匿名內(nèi)部類Test$1的構(gòu)造器含有兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是指向外部類對象的引用，一個(gè)是int型變量，很顯然，這里是將變量test方法中的形參a以參數(shù)的形式傳進(jìn)來對匿名內(nèi)部類中的拷貝（變量a的拷貝）進(jìn)行賦值初始化。

也就說如果局部變量的值在編譯期間就可以確定，則直接在匿名內(nèi)部里面創(chuàng)建一個(gè)拷貝。如果局部變量的值無法在編譯期間確定，則通過構(gòu)造器傳參的方式來對拷貝進(jìn)行初始化賦值。

從上面可以看出，在run方法中訪問的變量a根本就不是test方法中的局部變量a。這樣一來就解決了前面所說的 生命周期不一致的問題。

但是新的問題又來了，既然在run方法中訪問的變量a和test方法中的變量a不是同一個(gè)變量，當(dāng)在run方法中改變變量a的值的話，會出現(xiàn)什么情況？

對，會造成數(shù)據(jù)不一致性，這樣就達(dá)不到原本的意圖和要求。為了解決這個(gè)問題，java編譯器就限定必須將變量a限制為final變量，不允許對變量a進(jìn)行更改（對于引用類型的變量，是不允許指向新的對象），這樣數(shù)據(jù)不一致性的問題就得以解決了。

到這里，想必大家應(yīng)該清楚為何 方法中的局部變量和形參都必須用final進(jìn)行限定了。

3.靜態(tài)內(nèi)部類有特殊的地方嗎？

從前面可以知道，靜態(tài)內(nèi)部類是不依賴于外部類的，也就說可以在不創(chuàng)建外部類對象的情況下創(chuàng)建內(nèi)部類的對象。另外，靜態(tài)內(nèi)部類是不持有指向外部類對象的引用的，這個(gè)讀者可以自己嘗試反編譯class文件看一下就知道了，是沒有Outter this&0引用的。

三.內(nèi)部類的使用場景和好處

為什么在Java中需要內(nèi)部類？總結(jié)一下主要有以下四點(diǎn)：

1.每個(gè)內(nèi)部類都能獨(dú)立的繼承一個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)，所以無論外部類是否已經(jīng)繼承了某個(gè)(接口的)實(shí)現(xiàn)，對于內(nèi)部類都沒有影響。內(nèi)部類使得多繼承的解決方案變得完整，

2.方便將存在一定邏輯關(guān)系的類組織在一起，又可以對外界隱藏。

3.方便編寫事件驅(qū)動程序

4.方便編寫線程代碼

四.常見的與內(nèi)部類相關(guān)的筆試面試題

1.根據(jù)注釋填寫(1)，(2)，(3)處的代碼

public class Test{
    public static void main(String[] args){
           // 初始化Bean1
           (1)
           bean1.I++;
           // 初始化Bean2
           (2)
           bean2.J++;
           //初始化Bean3
           (3)
           bean3.k++;
    }
    class Bean1{
           public int I = 0;
    }
 
    static class Bean2{
           public int J = 0;
    }
}
 
class Bean{
    class Bean3{
           public int k = 0;
    }
}

從前面可知，對于成員內(nèi)部類，必須先產(chǎn)生外部類的實(shí)例化對象，才能產(chǎn)生內(nèi)部類的實(shí)例化對象。而靜態(tài)內(nèi)部類不用產(chǎn)生外部類的實(shí)例化對象即可產(chǎn)生內(nèi)部類的實(shí)例化對象。

創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類對象的一般形式為： 外部類類名.內(nèi)部類類名 xxx = new 外部類類名.內(nèi)部類類名()

創(chuàng)建成員內(nèi)部類對象的一般形式為： 外部類類名.內(nèi)部類類名 xxx = 外部類對象名.new 內(nèi)部類類名()

因此，（1），（2），（3）處的代碼分別為：

Test test = new Test();    
Test.Bean1 bean1 = test.new Bean1();

Test.Bean2 b2 = new Test.Bean2();

Bean bean = new Bean();     
Bean.Bean3 bean3 =  bean.new Bean3();

2.下面這段代碼的輸出結(jié)果是什么？

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        Outter outter = new Outter();
        outter.new Inner().print();
    }
}
 
 
class Outter
{
    private int a = 1;
    class Inner {
        private int a = 2;
        public void print() {
            int a = 3;
            System.out.println("局部變量：" + a);
            System.out.println("內(nèi)部類變量：" + this.a);
            System.out.println("外部類變量：" + Outter.this.a);
        }
    }
}

3
2
1

最后補(bǔ)充一點(diǎn)知識：關(guān)于成員內(nèi)部類的繼承問題。一般來說，內(nèi)部類是很少用來作為繼承用的。但是當(dāng)用來繼承的話，要注意兩點(diǎn)：

1）成員內(nèi)部類的引用方式必須為 Outter.Inner.

2）構(gòu)造器中必須有指向外部類對象的引用，并通過這個(gè)引用調(diào)用super()。

class WithInner {
    class Inner{
         
    }
}
class InheritInner extends WithInner.Inner {
      
    // InheritInner() 是不能通過編譯的，一定要加上形參
    InheritInner(WithInner wi) {
        wi.super(); //必須有這句調(diào)用
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        WithInner wi = new WithInner();
        InheritInner obj = new InheritInner(wi);
    }
}

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