說起內(nèi)部類這個(gè)詞，想必很多人都不陌生，但是又會(huì)覺得不熟悉。原因是平時(shí)編寫代碼時(shí)可能用到的場景不多，用得最多的是在有事件監(jiān)聽的情況下，并且即使用到也很少去總結(jié)內(nèi)部類的用法。今天我們就來一探究竟。

一.內(nèi)部類基礎(chǔ)

在Java中，可以將一個(gè)類定義在另一個(gè)類里面或者一個(gè)方法里面，這樣的類稱為內(nèi)部類。廣泛意義上的內(nèi)部類一般來說包括這四種：成員內(nèi)部類、局部內(nèi)部類、匿名內(nèi)部類和靜態(tài)內(nèi)部類。下面就先來了解一下這四種內(nèi)部類的用法。

1.成員內(nèi)部類

成員內(nèi)部類是最普通的內(nèi)部類，它的定義為位于另一個(gè)類的內(nèi)部，形如下面的形式：

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");
        }
    }
}

這樣看起來，類Draw像是類Circle的一個(gè)成員，Circle稱為外部類。成員內(nèi)部類可以無條件訪問外部類的所有成員屬性和成員方法（包括private成員和靜態(tài)成員）。

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
        }
    }
}

不過要注意的是，當(dāng)成員內(nèi)部類擁有和外部類同名的成員變量或者方法時(shí)，會(huì)發(fā)生隱藏現(xiàn)象，即默認(rèn)情況下訪問的是成員內(nèi)部類的成員。如果要訪問外部類的同名成員，需要以下面的形式進(jìn)行訪問：

外部類.this.成員變量

外部類.this.成員方法

雖然成員內(nèi)部類可以無條件地訪問外部類的成員，而外部類想訪問成員內(nèi)部類的成員卻不是這么隨心所欲了。在外部類中如果要訪問成員內(nèi)部類的成員，必須先創(chuàng)建一個(gè)成員內(nèi)部類的對象，再通過指向這個(gè)對象的引用來訪問：

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
        }
    }
}

成員內(nèi)部類是依附外部類而存在的，也就是說，如果要?jiǎng)?chuàng)建成員內(nèi)部類的對象，前提是必須存在一個(gè)外部類的對象。創(chuàng)建成員內(nèi)部類對象的一般方式如下：

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)部類可以擁有private訪問權(quán)限、protected訪問權(quán)限、public訪問權(quán)限及包訪問權(quán)限。比如上面的例子，如果成員內(nèi)部類Inner用private修飾，則只能在外部類的內(nèi)部訪問，如果用public修飾，則任何地方都能訪問；

如果用protected修飾，則只能在同一個(gè)包下或者繼承外部類的情況下訪問；如果是默認(rèn)訪問權(quán)限，則只能在同一個(gè)包下訪問。這一點(diǎn)和外部類有一點(diǎn)不一樣，外部類只能被public和包訪問兩種權(quán)限修飾。

2.局部內(nèi)部類

局部內(nèi)部類是定義在一個(gè)方法或者一個(gè)作用域里面的類，它和成員內(nèi)部類的區(qū)別在于局部內(nèi)部類的訪問僅限于方法內(nèi)或者該作用域內(nèi)。

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();
    }
}

注意，局部內(nèi)部類就像是方法里面的一個(gè)局部變量一樣，是不能有public、protected、private以及static修飾符的。

3.匿名內(nèi)部類

匿名內(nèi)部類應(yīng)該是平時(shí)我們編寫代碼時(shí)用得最多的，在編寫事件監(jiān)聽的代碼時(shí)使用匿名內(nèi)部類不但方便，而且使代碼更加容易維護(hù)。下面這段代碼是一段Android事件監(jiān)聽代碼：

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
                 
            }
        });

這段代碼為兩個(gè)按鈕設(shè)置監(jiān)聽器，這里面就使用了匿名內(nèi)部類。這段代碼中的：

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

就是匿名內(nèi)部類的使用。代碼中需要給按鈕設(shè)置監(jiān)聽器對象，使用匿名內(nèi)部類能夠在實(shí)現(xiàn)父類或者接口中的方法情況下同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的對象，但是前提是這個(gè)父類或者接口必須先存在才能這樣使用。當(dāng)然像下面這種寫法也是可以的，跟上面使用匿名內(nèi)部類達(dá)到效果相同。

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
             
    }
}

這種寫法雖然能達(dá)到一樣的效果，但是既冗長又難以維護(hù)，所以一般使用匿名內(nèi)部類的方法來編寫事件監(jiān)聽代碼。同樣的，匿名內(nèi)部類也是不能有訪問修飾符和static修飾符的。

匿名內(nèi)部類是唯一一種沒有構(gòu)造器的類。正因?yàn)槠錄]有構(gòu)造器，所以匿名內(nèi)部類的使用范圍非常有限，大部分匿名內(nèi)部類用于接口回調(diào)。匿名內(nèi)部類在編譯的時(shí)候由系統(tǒng)自動(dòng)起名為Outter$1.class。

一般來說，匿名內(nèi)部類用于繼承其他類或是實(shí)現(xiàn)接口，并不需要增加額外的方法，只是對繼承方法的實(shí)現(xiàn)或是重寫。

4.靜態(tài)內(nèi)部類

靜態(tài)內(nèi)部類也是定義在另一個(gè)類里面的類，只不過在類的前面多了一個(gè)關(guān)鍵字static。靜態(tài)內(nèi)部類是不需要依賴于外部類的，這點(diǎn)和類的靜態(tài)成員屬性有點(diǎn)類似，并且它不能使用外部類的非static成員變量或者方法，這點(diǎn)很好理解，因?yàn)樵跊]有外部類的對象的情況下，可以創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類的對象，如果允許訪問外部類的非static成員就會(huì)產(chǎn)生矛盾，因?yàn)橥獠款惖姆莝tatic成員必須依附于具體的對象。

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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)出現(xiàn)什么情況？

對，會(huì)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(dòng)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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