08 內(nèi)部類（嵌套類）

目前，見到的類、接口和枚舉類型都定義為頂層類型。也就是說，都是包的直接成員，獨立于其他類型。不過，類型還可以嵌套在其他類型中定義。這種類型是嵌套類型（nested type），一般稱為“內(nèi)部類”，是 Java 語言的一個強大功能。

嵌套類型的使用目的，都和封裝有關(guān)。
內(nèi)部類只是 Java 編譯器的概念，對于Java虛擬機而言，它是不知道內(nèi)部類這回事的，每個內(nèi)部類最后都會被編譯為一個獨立的類，生成一個獨立的字節(jié)碼文件。也就是說，每個內(nèi)部類其實都可以被替換為一個獨立的類。當(dāng)然，這是單純就技術(shù)實現(xiàn)而言。
內(nèi)部類可以方便地訪問外部類的私有變量，可以聲明為 private 從而實現(xiàn)對外完全隱藏，相關(guān)代碼寫在一起，寫法也更為簡潔，這些都是內(nèi)部類的好處。

嵌套類型也可以理解為通過某種方式和其他類型綁定在一起的類型，不作為完全獨立的實體真實存在。類型能通過四種不同的方式嵌套在其他類型中。

提示　內(nèi)部類編譯成功后生成的字節(jié)碼文件是“外部類$內(nèi)部類.class”。

1. 靜態(tài)成員類型 / 靜態(tài)內(nèi)嵌類
靜態(tài)成員類型是定義為其他類型靜態(tài)成員的類型。嵌套的接口、枚舉和注解始終都是靜態(tài)成員類型（就算不使用 static 關(guān)鍵字也是）。

2. 非靜態(tài)成員類/成員內(nèi)部類
“非靜態(tài)成員類型”就是沒使用 static 聲明的成員類型。只有類才能作為非靜態(tài)成員類型。

3. 局部類/方法內(nèi)部類
局部類是在 Java 代碼塊中定義的類，只在這個塊中可見。接口、枚舉和注解不能定義為局部類型。

4. 匿名局部類/匿名內(nèi)部類
匿名類也是一種局部類，但對 Java 語言來說沒有有意義的名稱。因此沒有名字。接口、枚舉和注解不能定義為匿名類型。

“嵌套類型”這個術(shù)語雖然正確且準(zhǔn)確，但開發(fā)者并沒有普遍使用，大多數(shù) Java 程序員使用的是一個意義模糊的術(shù)語——“內(nèi)部類”。根據(jù)語境的不同，這個術(shù)語可以指代非靜態(tài)成員類、局部類或匿名類，但不能指代靜態(tài)成員類型，因此使用“內(nèi)部類”這個術(shù)語時無法區(qū)分指代的是哪種嵌套類型。雖然表示各種嵌套類型的術(shù)語并不總是那么明確，但幸運的是，從語境中一般都能確定應(yīng)該使用哪種句法。

靜態(tài)成員類型

語法上，靜態(tài)內(nèi)部類除了位置放在其他類內(nèi)部外，它與一個獨立的類差別不大，可以有靜態(tài)變量、靜態(tài)方法、成員方法、成員變量、構(gòu)造方法等。

我們也可以看一些在 Java API 中使用靜態(tài)內(nèi)部類的例子：
? Integer 類內(nèi)部有一個私有靜態(tài)內(nèi)部類 IntegerCache，用于支持整數(shù)的自動裝箱。
? 表示鏈表的 LinkedList 類內(nèi)部有一個私有靜態(tài)內(nèi)部類 Node，表示鏈表中的每個節(jié)點。
? Character 類內(nèi)部有一個 public 靜態(tài)內(nèi)部類 UnicodeBlock，用于表示一個 Unicode block。

非靜態(tài)成員類

與靜態(tài)內(nèi)部類不同，除了靜態(tài)變量和方法，成員內(nèi)部類還可以直接訪問外部類的實例變量和方法，如 innerMethod 直接訪問外部類私有實例變量a。成員內(nèi)部類還可以通過“外部類．this.xxx”的方式引用外部類的實例變量和方法，如 Outer.this. action()，這種寫法一般在重名的情況下使用，如果沒有重名，那么“外部類．this. ”是多余的。

創(chuàng)建內(nèi)部類對象的語法是“外部類對象.new 內(nèi)部類()

public static void main(String arg[]) {
    OuterOne.InnerOne i = new OuterOne().new InnerOne();
    i.innerMethod();
}

成員內(nèi)部類有哪些應(yīng)用場景呢？如果內(nèi)部類與外部類關(guān)系密切，需要訪問外部類的實例變量或方法，則可以考慮定義為成員內(nèi)部類。外部類的一些方法的返回值可能是某個接口，為了返回這個接口，外部類方法可能使用內(nèi)部類實現(xiàn)這個接口，這個內(nèi)部類可以被設(shè)為 private，對外完全隱藏。

比如，在 Java API 的類LinkedList中，它的兩個方法 listIterator 和 descendingIterator 的返回值都是接口 Iterator，調(diào)用者可以通過 Iterator 接口對鏈表遍歷，listIterator 和 descend-ingIterator 內(nèi)部分別使用了成員內(nèi)部類 ListItr 和 DescendingIterator，這兩個內(nèi)部類都實現(xiàn)了接口 Iterator。

方法局部類

局部類在一個 Java 代碼塊中聲明，不是類的成員。只有類才能局部定義，接口、枚舉類型和注解類型都必須是頂層類型或靜態(tài)成員類型。局部類往往在方法中定義，但也可以在類的靜態(tài)初始化程序或?qū)嵗跏蓟绦蛑卸x。

因為所有 Java 代碼塊都在類中，所以局部類都嵌套在外層類中。因此，局部類和成員類有很多共同的特性。局部類往往更適合看成完全不同的嵌套類型。

  1. 局部類的特性
    局部類有如下兩個有趣的特性：
    和成員類一樣，局部類和外層實例關(guān)聯(lián)，而且能訪問外層類的任何成員，包括私有成員；
    除了能訪問外層類定義的字段之外，局部類還能訪問局部方法的作用域中聲明為 final 的任何局部變量、方法參數(shù)和異常參數(shù)。
  2. 局部類的限制
  • 局部類的名稱只存在于定義它的塊中，在塊的外部不能使用。（但是要注意，在類的作用域中創(chuàng)建的局部類實例，在這個作用域之外仍能使用。稍后本節(jié)會詳細說明這種情況。）
  • 局部類不能聲明為 public、protected、private 或 static。
  • 與成員類的原因一樣，局部類不能包含靜態(tài)字段、方法或類。唯一的例外是同時使用 static 和 final 聲明的常量。
  • 接口、枚舉類型和注解類型不能局部定義。
  • 局部類和成員類一樣，不能與任何外層類同名。
  • 前面說過，局部類能使用同一個作用域中的局部變量、方法參數(shù)和異常參數(shù)，但這些變量或參數(shù)必須聲明為 final。這是因為，局部類實例的生命周期可能比定義它的方法的執(zhí)行時間長很多。

局部類用到的每個局部變量都有一個私有內(nèi)部副本（這些副本由 javac 自動生成）。只有把局部變量聲明為 final 才能保證局部變量和私有副本始終保持一致。

這一點從下述代碼中可以看出：

public class Weird {
  // 靜態(tài)成員接口，下面會用到
  public static interface IntHolder { public int getValue(); }

  public static void main(String[] args) {
    IntHolder[] holders = new IntHolder[10];
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
      final int fi = i;

      // 局部類
      class MyIntHolder implements IntHolder {
        // 使用前面定義的final變量
        public int getValue() { return fi; }
      }
      holders[i] = new MyIntHolder();
    }

    // 局部類不在作用域中了，因此不能使用
    // 但是在數(shù)組中保存有這個類的 10 個有效實例
    // 局部變量fi現(xiàn)在已經(jīng)不在作用域中了
    // 但仍然在那10個對象 getValue()方法的作用域中
    // 因此，可以在每個對象上調(diào)用getValue()方法，打印fi的值
    // 下述代碼打印數(shù)字 0 到 9
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
      System.out.println(holders[i].getValue());
    }
  }
}

方法內(nèi)部類可以用成員內(nèi)部類代替，至于方法參數(shù)，也可以作為參數(shù)傳遞給成員內(nèi)部類。不過，如果類只在某個方法內(nèi)被使用，使用方法內(nèi)部類，可以實現(xiàn)更好的封裝。

匿名局部類 / 匿名內(nèi)部類

匿名內(nèi)部類只能被使用一次，用來創(chuàng)建一個對象。它沒有名字，沒有構(gòu)造方法，但可以根據(jù)參數(shù)列表，調(diào)用對應(yīng)的父類構(gòu)造方法。它可以定義實例變量和方法，可以有初始化代碼塊，初始化代碼塊可以起到構(gòu)造方法的作用，只是構(gòu)造方法可以有多個，而初始化代碼塊只能有一份。因為沒有構(gòu)造方法，它自己無法接受參數(shù)，如果必須要參數(shù)，則應(yīng)該使用其他內(nèi)部類。與方法內(nèi)部類一樣，匿名內(nèi)部類也可以訪問外部類的所有變量和方法，可以訪問方法中的 final 參數(shù)和局部變量。

匿名內(nèi)部類能做的，方法內(nèi)部類都能做。但如果對象只會創(chuàng)建一次，且不需要構(gòu)造方法來接受參數(shù)，則可以使用匿名內(nèi)部類，這樣代碼書寫上更為簡潔。

總結(jié)

內(nèi)部類本質(zhì)上都會被轉(zhuǎn)換為獨立的類，但一般而言，它們可以實現(xiàn)更好的封裝，代碼實現(xiàn)上也更為簡潔。

參考

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