内部类

本篇博客示例来自来自 https://github.com/BruceEckel/OnJava8-examples

且大多数内容引用 https://lingcoder.github.io/OnJava8/#/sidebar

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，它了解外部类，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）。

一、创建内部类

创建内部类的简单方式如下所示，把类定义到外部类里面：

public class Parcel1 { 	//外部类
    class Contents {	//内部类
        private int i = 11;
        public int value() { return i; }
    }
    class Destination {	//内部类
        private String label;
        Destination(String whereTo) {
            label = whereTo;
        }
        String readLabel() { return label; }
    }
    // 在外部类中使用内部类，直接创建对象并使用即可
    public void ship(String dest) {
        Contents c = new Contents();
        Destination d = new Destination(dest);
        System.out.println(d.readLabel());
    }
    public static void main(String[] args) {
        Parcel1 p = new Parcel1();
        p.ship("Tasmania");
    }
}

输出结果：

Tasmania

更典型的情况是，外部类将有一个方法，该方法返回一个指向内部类的引用，就像在 to() 和 contents() 方法中看到的那样：

public class Parcel2 {
    class Contents {
        private int i = 11;
        public int value() { return i; }
    }
    class Destination {
        private String label;
        Destination(String whereTo) {
            label = whereTo;
        }
        String readLabel() { return label; }
    }
    // 定义方法返回内部类对象的引用
    public Destination to(String s) {
        return new Destination(s);
    }
    // 同上
    public Contents contents() {
        return new Contents();
    }
    public void ship(String dest) {
        Contents c = contents();
        Destination d = to(dest);
        System.out.println(d.readLabel());
    }
    public static void main(String[] args) {
        Parcel2 p = new Parcel2();
        p.ship("Tasmania");
        Parcel2 q = new Parcel2();
        Contents c = q.contents();
        Destination d = q.to("Borneo");
    }
}

也许你会说，哎。这不是多次一举么？直接new 就完事咯，何必这么麻烦呢？如果可以在main方法或者其它类中直接创建，大可试试。这也是后面我会说到的 内部类 的创建。

二、链接外部类

到目前为止，内部类似乎还只是一种名字隐藏和组织代码的模式。这些是很有用，但还不是最引人注目的，它还有其他的用途。当生成一个内部类的对象时，此对象与制造它的外部对象（enclosing object）之间就有了一种联系，所以它能访问其外部对象的所有成员，而不需要任何特殊条件。此外，内部类还拥有其外部类的所有元素的访问权。

// 简单的迭代器
interface Selector {
    //判断是否结束
    boolean end();
    //当前元素
    Object current();
    //指针后移
    void next();
}
// 简单的对象数组，增加额外的 add 方法
public class Sequence {
    private Object[] items;
    private int next = 0;
    public Sequence(int size) {
        items = new Object[size];
    }
    // 添加元素方法
    public void add(Object x) {
        if(next < items.length) {
            items[next++] = x;
        }
    }
    // 可以理解为 Sequence 的内置迭代器
    private class SequenceSelector implements Selector {
        private int i = 0;
        @Override
        public boolean end() {
            return i == items.length;
        }
        @Override
        public Object current() {
            return items[i];
        }
        @Override
        public void next() {
            if(i < items.length) {
                i++;
            }
        }
    }
    public Selector selector() {
        return new SequenceSelector();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Sequence sequence = new Sequence(10);
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            sequence.add(Integer.toString(i));
        }
        Selector selector = sequence.selector();
        while(!selector.end()) {		// [断点处]
            System.out.print(selector.current() + " ");
            selector.next();
        }
    }
}

我们需要关心的主要是 SequenceSelector 中的方法，很明显，在SequenceSelector中，可以直接调用 Sequence 的私有对象，这可能超出我们的认知。搞不懂就Debug呗！

开始Debug，在上述程序中标记处打上断点，进行调试，可以发现在sequence.selector()执行之后，selector中存在sequence中私有元素的引用，所以能够访问其中的私有元素，内部类自动拥有对其外部类所有成员的访问权。

这是如何做到的呢？当某个外部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部类对象的引用。然后，在你访问此外部类的成员时，就是用那个引用来选择外部类的成员。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部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，需要一个指向其外部类对象的引用，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。

三、使用 .this 和 .new

如果你需要生成对外部类对象的引用，可以使用外部类的名字后面紧跟 .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。下面的示例展示了如何使用 .this：

public class DotThis {
    void f() { System.out.println("DotThis.f()"); }
  
    public class Inner {
        public DotThis outer() {
            // 如果只是 this，指的就是 Inner
            return DotThis.this;
        }
    }
  
    public Inner inner() { return new Inner(); }
  
    public static void main(String[] args) {
        DotThis dt = new DotThis();
        DotThis.Inner dti = dt.inner();
        // 返回的 DotThis 对象与dt相同。
        dti.outer().f();
    }
}

输出为：

DotThis.f()

我们以前创建内部类都是在非静态方法之中进行创建，当我们在外部类中的静态方法中直接创建时，编译器会提示不允许这么做（除非为内部类添加static关键字，但这样会失去对其外部类所有成员的访问权）。这个时候就需要在外部类的静态方法中使用.new进行创建。

如下所示：

public class DotNew {
    class Inner {}
    public static void main(String[] args) {
        // 前提是存在外部类对象
        DotNew dn = new DotNew();
        // 调用一次就是创建新的对象，但是使用 .this 获取到的外部类为同一个
        Inner dni = dn.new Inner();
    }
}

有人就要问了，在其他类中创建内部类怎么办？请看以下代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //以下操作显然时错误的
        //DotNew.Inner inner = new DotNew.Inner();
        DotNew dn = new DotNew();
        //在其他类中需要指明 OuterClassName.InnerClassName 如DotNew.Inner
        DotNew.Inner dni = dn.new Inner();
    }
}

不管是在其他类中的静态方法还是非静态方法，都需要先创建外部类，再使用.new创建内部类对象。当然，如果外部类提供方法返回内部类对象的引用，也可以不使用.new，但依然需要使用 OuterClassName.InnerClassName格式用于接收。

四、内部类与向上转型

当将内部类向上转型为其基类，尤其是转型为一个接口的时候，内部类就有了用武之地。（从实现了某个接口的对象，得到对此接口的引用，与向上转型为这个对象的基类，实质上效果是一样的。）这是因为此内部类-某个接口的实现-能够完全不可见，并且不可用。所得到的只是指向基类或接口的引用，所以能够很方便地隐藏实现细节。

我们可以创建前一个示例的接口：

public interface Destination {
    String readLabel();
}

public interface Contents {
    int value();
}

现在 Contents 和 Destination 表示客户端程序员可用的接口。记住，接口的所有成员自动被设置为 public。

当取得了一个指向基类或接口的引用时，甚至可能无法找出它确切的类型，看下面的例子：

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");
        // 不允许这么做，因为PContents的访问权限为private
        // 同样也不能创建PDestination，因为PDestination的构造方法私有
        //- Parcel4.PContents pc = p.new PContents();
    }
}

在 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。

private 内部类给类的设计者提供了一种途径，通过这种方式可以完全阻止任何依赖于类型的编码，并且完全隐藏了实现的细节。此外，从客户端程序员的角度来看，由于不能访问任何新增加的、原本不属于公共接口的方法，所以扩展接口是没有价值的。这也给 Java 编译器提供了生成高效代码的机会。

五、内部类方法和作用域

到目前为止，读者所看到的只是内部类的典型用途。通常，如果所读、写的代码包含了内部类，那么它们都是“平凡的”内部类，简单并且容易理解。然而，内部类的语法重写了大量其他的更加难以理解的技术。例如，可以在一个方法里面或者在任意的作用域内定义内部类。

第一个例子展示了在方法的作用域内（而不是在其他类的作用域内）创建一个完整的类。这被称作局部内部类：

public class Parcel5 {
    public Destination destination(String s) {
        final class PDestination implements Destination {
            private String label;
          
            private PDestination(String whereTo) {
                label = whereTo;
            }
          
            @Override
            public String readLabel() { return label; }
        }
        return new PDestination(s);
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        Parcel5 p = new Parcel5();
        Destination d = p.destination("Tasmania");
    }
}

PDestination 类是 destination() 方法的一部分，而不是 Parcel5 的一部分。所以，在 destination() 之外不能访问 PDestination，注意出现在 return 语句中的向上转型-返回的是 Destination 的引用，它是 PDestination 的基类。当然，在 destination() 中定义了内部类 PDestination，并不意味着一旦 destination() 方法执行完毕，PDestination 就不可用了。

你可以在同一个子目录下的任意类中对某个内部类使用类标识符 PDestination，这并不会有命名冲突。

下面的例子展示了如何在任意的作用域内嵌入一个内部类：

public class Parcel6 {
    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();
        }
        // 跟局部变量一样，程序块外无法访问
        //- TrackingSlip ts = new TrackingSlip("x");
    }
    public void track() { internalTracking(true); }
    public static void main(String[] args) {
        Parcel6 p = new Parcel6();
        p.track();
    }
}

TrackingSlip 类被嵌入在 if 语句的作用域内，这并不是说该类的创建是有条件的，它其实与别的类一起编译过了。然而，在定义 Trackingslip 的作用域之外，它是不可用的，除此之外，它与普通的类一样。

六、匿名内部类

下面的例子看起来有点奇怪：

public class Parcel7 {
    public Contents contents() {
        return new Contents() { 
            private int i = 11;
          
            @Override
            public int value() { return i; }
        }; 
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        Parcel7 p = new Parcel7();
        Contents c = p.contents();
    }
}

contents() 方法将返回值的生成与表示这个返回值的类的定义结合在一起！另外，这个类是匿名的，它没有名字。更糟的是，看起来似乎是你正要创建一个 Contents 对象。但是然后（在到达语句结束的分号之前）你却说：“等一等，我想在这里插入一个类的定义。”

这种奇怪的语法指的是：“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();
    }
}

在这个匿名内部类中，使用了默认的构造器来生成 Contents。下面的代码展示的是，如果你的基类需要一个有参数的构造器，应该怎么办：

public class Parcel8 {
    public Wrapping wrapping(int x) {
        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。

尽管 Wrapping 只是一个具有具体实现的普通类，但它还是被导出类当作公共“接口”来使用。

public class Wrapping {
    private int i;
    public Wrapping(int x) { i = x; }
    public int value() { return i; }
}

在匿名类中定义字段时，还能够对其执行初始化操作：

public class Parcel9 {
    public Destination destination(final String dest) {
        return new Destination() {
            private String label = dest;
            @Override
            public String readLabel() { return label; }
        };
    }
    public static void main(String[] args) {
        Parcel9 p = new Parcel9();
        Destination d = p.destination("Tasmania");
    }
}

如果在定义一个匿名内部类时，它要使用一个外部环境（在本匿名内部类之外定义）对象，那么编译器会要求其（该对象）参数引用是 final 或者是 “effectively final”（也就是说，该参数在初始化后不能被重新赋值，所以可以当作 final）的，就像你在 destination() 的参数中看到的那样。这里省略掉 final 也没问题，但通常加上 final 作为提醒比较好。

如果只是简单地给一个字段赋值，那么此例中的方法是很好的。但是，如果想做一些类似构造器的行为，该怎么办呢？在匿名类中不可能有命名构造器（因为它根本没名字！），但通过实例初始化，就能够达到为匿名内部类创建一个构造器的效果，就像这样：

// innerclasses/AnonymousConstructor.java
// Creating a constructor for an anonymous inner class
abstract class Base {
    Base(int i) {
        System.out.println("Base constructor, i = " + i);
    }
    public abstract void f();
}
public class AnonymousConstructor {
    public static Base getBase(int i) {
        return new Base(i) {
            { System.out.println(
                    "Inside instance initializer"); }
            @Override
            public void f() {
                System.out.println("In anonymous f()");
            }
        };
    }
    public static void main(String[] args) {
        Base base = getBase(47);
        base.f();
    }
}

输出为：

Base constructor, i = 47
Inside instance initializer
In anonymous f()

在此例中，不要求变量 i 一定是 final 的。因为 i 被传递给匿名类的基类的构造器，它并不会在匿名类内部被直接使用。

下例是带实例初始化的"parcel"形式。注意 destination() 的参数必须是 final 的，因为它们是在匿名类内部使用的（译者注：即使不加 final, Java 8 的编译器也会为我们自动加上 final，以保证数据的一致性）。

// innerclasses/Parcel10.java
// Using "instance initialization" to perform
// construction on an anonymous inner class
public class Parcel10 {
    public Destination
    destination(final String dest, final float price) {
        return new Destination() {
            private int cost;
            // Instance initialization for each object:
            {
                cost = Math.round(price);
                if(cost > 100)
                    System.out.println("Over budget!");
            }
            private String label = dest;
            @Override
            public String readLabel() { return label; }
        };
    }
    public static void main(String[] args) {
        Parcel10 p = new Parcel10();
        Destination d = p.destination("Tasmania", 101.395F);
    }
}

输出为：

Over budget!

在实例初始化操作的内部，可以看到有一段代码，它们不能作为字段初始化动作的一部分来执行（就是 if 语句）。所以对于匿名类而言，实例初始化的实际效果就是构造器。当然它受到了限制-你不能重载实例初始化方法，所以你仅有一个这样的构造器。

匿名内部类与正规的继承相比有些受限，因为匿名内部类要么继承类，要么实现接口，但是不能两者兼备。而且如果是实现接口，也只能实现一个接口。

内部类

原文：https://www.cnblogs.com/kaoshanyao/p/15227252.html