深入理解内部类

什么是内部类？

内部类是指在一个外部类的内部再定义一个类。内部类作为外部类的一个成员，并且依附于外部类而存在的。内部类可为静态，可用protected和private修饰（而外部类只能使用public和缺省的包访问权限）。内部类主要有以下几类：成员内部类、局部内部类、静态内部类、匿名内部类

内部类的共性

(1)、内部类仍然是一个独立的类，在编译之后内部类会被编译成独立的.class文件，但是前面冠以外部类的类名和$符号 。

(2)、内部类不能用普通的方式访问。

(3)、内部类声明成静态的，就不能随便的访问外部类的成员变量了，此时内部类只能访问外部类的静态成员变量 。

(4)、外部类不能直接访问内部类的的成员，但可以通过内部类对象来访问

 

内部类是外部类的一个成员，因此内部类可以自由地访问外部类的成员变量，无论是否是private的 。

因为当某个外围类的对象创建内部类的对象时，此内部类会捕获一个隐式引用，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。

通过反编译内部类的字节码， 分析之后主要是通过以下几步做到的： 
1 编译器自动为内部类添加一个成员变量， 这个成员变量的类型和外部类的类型相同， 这个成员变量就是指向外部类对象的引用； 
2 编译器自动为内部类的构造方法添加一个参数， 参数的类型是外部类的类型， 在构造方法内部使用这个参数为1中添加的成员变量赋值； 
3 在调用内部类的构造函数初始化内部类对象时， 会默认传入外部类的引用。

为什么需要内部类？

其主要原因有以下几点：

• 内部类方法可以访问该类定义所在的作用域的数据，包括私有的数据

• 内部类可以对同一个包中的其他类隐藏起来,一般的非内部类，是不允许有 private 与protected权限的，但内部类可以

• 可是实现多重继承

• 当想要定义一个回调函数且不想编写大量代码时，使用匿名内部类比较便捷

使用内部类最吸引人的原因是：

每个内部类都能独立地继承自一个（接口的）实现，所以无论外围类是否已经继承了某个（接口的）实现，对于内部类都没有影响。大家都知道Java只能继承一个类，它的多重继承在我们没有学习内部类之前是用接口来实现的。但使用接口有时候有很多不方便的地方。比如我们实现一个接口就必须实现它里面的所有方法。而有了内部类就不一样了。它可以使我们的类继承多个具体类或抽象类。

大家看下面的例子:

public class Example1 {
    public String name(){
       return "liutao";
   }
}

public class Example2 {
    public int age(){
        return 25;
    }
}

public class MainExample {

   private class test1 extends Example1{
        public String name(){
          return super.name();
        }
    }

    private class test2 extends Example2 {
       public int age(){
         return super.age();
       }
    }

   public String name(){
    return new test1().name(); 
   }

   public int age(){
       return new test2().age();
   }

   public static void main(String args[]){
       MainExample mi=new MainExample();
       System.out.println("姓名:"+mi.name());
       System.out.println("年龄:"+mi.age());
   }
}

成员内部类：

即在一个类中直接定义的内部类， 成员内部类与普通的成员没什么区别，可以与普通成员一样进行修饰和限制。成员内部类不能含有static的变量和方法。

public class Outer {
    private static int i = 1;
    private int j = 10;
    private int k = 20;

    public static void outer_f1() {}

    public void outer_f2() {}

    // 成员内部类中，不能定义静态成员
    // 成员内部类中，可以访问外部类的所有成员
    class Inner {
        // static int inner_i = 100;//内部类中不允许定义静态变量
        int j = 100; // 内部类和外部类的实例变量可以共存
        int inner_i = 1;

        void inner_f1() {
            System.out.println(i);
            // 在内部类中访问内部类自己的变量直接用变量名
            System.out.println(j);
            // 在内部类中访问内部类自己的变量也可以用this.变量名
            System.out.println(this.j);
            // 在内部类中访问外部类中与内部类同名的实例变量用外部类名.this.变量名
            System.out.println(Outer.this.j);
            // 如果内部类中没有与外部类同名的变量，则可以直接用变量名访问外部类变量
            System.out.println(k);
            outer_f1();
            outer_f2();
        }
    }

    // 外部类的非静态方法访问成员内部类
    public void outer_f3() {
        Inner inner = new Inner();
        inner.inner_f1();
    }

    // 外部类的静态方法访问成员内部类，与在外部类外部访问成员内部类一样
    public static void outer_f4() {
        // step1 建立外部类对象
        Outer out = new Outer();
        // step2 根据外部类对象建立内部类对象
        Inner inner = out.new Inner();
        // step3 访问内部类的方法
        inner.inner_f1();
    }

    public static void main(String[] args) {
        //outer_f4();//该语句的输出结果和下面三条语句的输出结果一样
        // 如果要直接创建内部类的对象，不能想当然地认为只需加上外围类Outer的名字，
        // 就可以按照通常的样子生成内部类的对象，而是必须使用此外围类的一个对象来
        // 创建其内部类的一个对象：
        // Outer.Inner outin = out.new Inner()
        // 因此，除非你已经有了外围类的一个对象，否则不可能生成内部类的对象。因为此
        // 内部类的对象会悄悄地链接到创建它的外围类的对象。如果你用的是静态的内部类，
        // 那就不需要对其外围类对象的引用。
        Outer out = new Outer();
        Outer.Inner outin = out.new Inner();
        outin.inner_f1();
    }
}

局部内部类：

在方法中定义的内部类称为局部内部类。与局部变量类似，局部内部类不能有访问说明符，因为它不是外围类的一部分，但是它可以访问当前代码块内的常量，和此外围类所有的成员。

需要注意的是：

(1)、方法内部类只能在定义该内部类的方法内实例化，不可以在此方法外对其实例化。

(2)、方法内部类对象不能使用该内部类所在方法的非final局部变量。

具体原因等下再说

public class Outer {
    private int s = 100;
    private int out_i = 1;

    public void f(final int k) {
        final int s = 200;
        int i = 1;
        final int j = 10;

        // 定义在方法内部
        class Inner {
            int s = 300;// 可以定义与外部类同名的变量

            // static int m = 20;//不可以定义静态变量
            Inner(int k) {
                inner_f(k);
            }

            int inner_i = 100;

            void inner_f(int k) {
                // 如果内部类没有与外部类同名的变量，在内部类中可以直接访问外部类的实例变量
                System.out.println(out_i);
                // 可以访问外部类的局部变量(即方法内的变量)，但是变量必须是final的
                System.out.println(j);
                // System.out.println(i);
                // 如果内部类中有与外部类同名的变量，直接用变量名访问的是内部类的变量
                System.out.println(s);
                // 用this.变量名访问的也是内部类变量
                System.out.println(this.s);
                // 用外部类名.this.内部类变量名访问的是外部类变量
                System.out.println(Outer.this.s);
            }
        }
        new Inner(k);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 访问局部内部类必须先有外部类对象
        Outer out = new Outer();
        out.f(3);
    }
}

静态内部类(嵌套类)：

如果你不需要内部类对象与其外围类对象之间有联系，那你可以将内部类声明为static。这通常称为嵌套类（nested class）。想要理解static应用于内部类时的含义，你就必须记住，普通的内部类对象隐含地保存了一个引用，指向创建它的外围类对象。然而，当内部类是static的时，就不是这样了。嵌套类意味着：

1. 要创建嵌套类的对象，并不需要其外围类的对象。

2. 不能从嵌套类的对象中访问非静态的外围类对象。

public class Outer {
    private static int i = 1;
    private int j = 10;

    public static void outer_f1() {}

    public void outer_f2() {}

    // 静态内部类可以用public,protected,private修饰
    // 静态内部类中可以定义静态或者非静态的成员
    private static class Inner {
        static int inner_i = 100;
        int inner_j = 200;

        static void inner_f1() {
            // 静态内部类只能访问外部类的静态成员(包括静态变量和静态方法)
            System.out.println("Outer.i" + i);
            outer_f1();
        }

        void inner_f2() {
            // 静态内部类不能访问外部类的非静态成员(包括非静态变量和非静态方法)
            // System.out.println("Outer.i"+j);
            // outer_f2();
        }
    }

    public void outer_f3() {
        // 外部类访问内部类的静态成员：内部类.静态成员
        System.out.println(Inner.inner_i);
        Inner.inner_f1();
        // 外部类访问内部类的非静态成员:实例化内部类即可
        Inner inner = new Inner();
        inner.inner_f2();
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Outer().outer_f3();
    }
}

生成一个静态内部类不需要外部类成员：这是静态内部类和成员内部类的区别。静态内部类的对象可以直接生成：Outer.Inner in = new Outer.Inner();而不需要通过生成外部类对象来生成。这样实际上使静态内部类成为了一个顶级类(正常情况下，你不能在接口内部放置任何代码，但嵌套类可以作为接口的一部分，因为它是static 的。只是将嵌套类置于接口的命名空间内，这并不违反接口的规则）

匿名内部类：

简单地说：匿名内部类就是没有名字的内部类。什么情况下需要使用匿名内部类？如果满足下面的一些条件，使用匿名内部类是比较合适的：

• 只用到类的一个实例。
• 类在定义后马上用到。
• 类非常小（SUN推荐是在4行代码以下）
• 给类命名并不会导致你的代码更容易被理解。

在使用匿名内部类时，要记住以下几个原则：

• 　　匿名内部类不能有构造方法。

• 　　匿名内部类不能定义任何静态成员、方法和类。

• 　　匿名内部类不能是public,protected,private,static。

• 　　只能创建匿名内部类的一个实例。

•      一个匿名内部类一定是在new的后面，用其隐含实现一个接口或实现一个类。

• 　　因匿名内部类为局部内部类，所以局部内部类的所有限制都对其生效。

 

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 Parcel7 {
    public Wrapping wrap(int x) {
        // Base constructor call:
        return new Wrapping(x) { // Pass constructor argument.
            public int value() {
                return super.value() * 47;
            }
        }; // Semicolon required
    }
    public static void main(String[] args) {
        Parcel7 p = new Parcel7();
        Wrapping w = p.wrap(10);
    }
}

只需简单地传递合适的参数给基类的构造器即可，这里是将x 传进new Wrapping(x)。在匿名内部类末尾的分号，并不是用来标记此内部类结束（C++中是那样）。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内部类罢了。因此，这与别的地方使用的分号是一致的。

 

如果在匿名类中定义成员变量或者使用带参数的构造函数，你同样能够对其执行初始化操作：

public class Parcel8 {
    // Argument must be final to use inside
    // anonymous inner class:
    public Destination dest(final String name, String city) {
        return new Destination(name, city) {
            private String label = name;

            public String getName() {
                return label;
            }
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        Parcel8 p = new Parcel8();
        Destination d = p.dest("Tanzania", "gz");
    }

    abstract class Destination {
        Destination(String name, String city) {
            System.out.println(city);
        }

        abstract String getName();
    }
}

注意这里的形参city，由于它没有被匿名内部类直接使用，而是被抽象类Inner的构造函数所使用，所以不必定义为final。

 

 

内部类的重载问题

 

如果你创建了一个内部类，然后继承其外围类并重新定义此内部类时，会发生什么呢？也就是说，内部类可以被重载吗？这看起来似乎是个很有用的点子，但是“重载”内部类就好像它是外围类的一个方法，其实并不起什么作用：

 

class Egg {
       private Yolk y;
 
       protected class Yolk {
              public Yolk() {
                     System.out.println("Egg.Yolk()");
              }
       }
 
       public Egg() {
              System.out.println("New Egg()");
              y = new Yolk();
       }
}
 
public class BigEgg extends Egg {
       public class Yolk {
              public Yolk() {
                     System.out.println("BigEgg.Yolk()");
              }
       }
 
       public static void main(String[] args) {
              new BigEgg();
       }
}

输出结果为：

New Egg()

Egg.Yolk()

 

缺省的构造器是编译器自动生成的，这里是调用基类的缺省构造器。你可能认为既然创建了BigEgg 的对象，那么所使用的应该是被“重载”过的Yolk，但你可以从输出中看到实际情况并不是这样的。

这个例子说明，当你继承了某个外围类的时候，内部类并没有发生什么特别神奇的变化。这两个内部类是完全独立的两个实体，各自在自己的命名空间内。当然，明确地继承某个内部类也是可以的：

class Egg2 {
       protected class Yolk {
              public Yolk() {
                     System.out.println("Egg2.Yolk()");
              }
 
              public void f() {
                     System.out.println("Egg2.Yolk.f()");
              }
       }
 
       private Yolk y = new Yolk();
 
       public Egg2() {
              System.out.println("New Egg2()");
       }
 
       public void insertYolk(Yolk yy) {
              y = yy;
       }
 
       public void g() {
              y.f();
       }
}
 
public class BigEgg2 extends Egg2 {
       public class Yolk extends Egg2.Yolk {
              public Yolk() {
                     System.out.println("BigEgg2.Yolk()");
              }
 
              public void f() {
                     System.out.println("BigEgg2.Yolk.f()");
              }
       }
 
       public BigEgg2() {
              insertYolk(new Yolk());
       }
 
       public static void main(String[] args) {
              Egg2 e2 = new BigEgg2();
              e2.g();
       }
}

输出结果为：

Egg2.Yolk()

New Egg2()

Egg2.Yolk()

BigEgg2.Yolk()

BigEgg2.Yolk.f()

 

现在BigEgg2.Yolk 通过extends Egg2.Yolk 明确地继承了此内部类，并且重载了其中的方法。Egg2 的insertYolk()方法使得BigEgg2 将它自己的Yolk 对象向上转型，然后传递给引用y。所以当g()调用y.f()时，重载后的新版的f()被执行。第二次调用Egg2.Yolk()是BigEgg2.Yolk 的构造器调用了其基类的构造器。可以看到在调用g()的时候，新版的f()被调用了。

内部类的继承问题

因为内部类的构造器要用到其外围类对象的引用，所以在你继承一个内部类的时候，事情变得有点复杂。问题在于，那个“秘密的”外围类对象的引用必须被初始化，而在被继承的类中并不存在要联接的缺省对象。要解决这个问题，需使用专门的语法来明确说清它们之间的关联：

class WithInner {
        class Inner {
                Inner(){
                        System.out.println("this is a constructor in WithInner.Inner");
                };
        }
}
 
public class InheritInner extends WithInner.Inner {
        // ! InheritInner() {} // Won't compile
        InheritInner(WithInner wi) {
                wi.super();
                System.out.println("this is a constructor in InheritInner");
        }
 
        public static void main(String[] args) {
                WithInner wi = new WithInner();
                InheritInner ii = new InheritInner(wi);
        }
}

输出结果为：

this is a constructor in WithInner.Inner

this is a constructor in InheritInner

 

可以看到，InheritInner 只继承自内部类，而不是外围类。但是当要生成一个构造器时，缺省的构造器并不算好，而且你不能只是传递一个指向外围类对象的引用。此外，你必须在构造器内使用如下语法：

enclosingClassReference.super();

这样才提供了必要的引用，然后程序才能编译通过。

 

为什么非静态内部类中不能有static修饰的属性，但却可以有常量？

如：

public class InnerClassDemo{
    int x;
    class A{
        static  int a = 0;//这样写是不合法的.
        static final int b=0;//这样写是合法的

     }
}

定义一个静态的域或者方法，要求在静态环境或者顶层环境，即如果加上 static class A变成静态内部类就ok非静态内部类 依赖于一个外部类对象，而静态域/方法是不依赖与对象——仅与类相关（细说了，就是加载静态域时，根本没有外部类对象）因此，非静态内部类中不能定义静态域/方法，编译过不了。

而常量之所以可以（不论有无static），因为java在编译期就确定所有常量，放到所谓的常量池当中。常量的机制和普通变量不一样

为什么匿名内部类和局部内部类只能访问final变量

这又是为什么呢？

      (1) 我们首先对Outter类进行反射发现，Outter中再也没有返回私有域的隐藏方法了。

      (2) 对Inner类的反射发现，Inner类内部多了一个对beep变量的备份隐藏域：final int val$i;

 

      我们可以这样解释Inner类中的这个备份常量域，首先当JVM运行到需要创建Inner对象之后，Outter类已经全部运行完毕，这是垃圾回收机制很有可能释放掉局部变量beep。那么Inner类到哪去找beep变量呢？

      编译器又出来帮我们解决了这个问题，他在Inner类中创建了一个beep的备份 ，也就是说即使Ouuter中的beep被回收了，Inner中还有一个备份存在，自然就不怕找不到了。

      但是问题又来了。如果Outter中的beep不停的在变化那。那岂不是也要让备份的beep变量无时无刻的变化。为了保持局部变量与局部内部类中备份域保持一致。 编译器不得不规定死这些局部域必须是常量，一旦赋值不能再发生变化了。

      所以为什么局部内部类应用外部方法的域必须是常量域的原因所在了。

参考：

java内部类总结 

【解惑】领略Java内部类的“内部”

转自 http://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3980460.html