如何使用Java内部类

一. 内部类简介

1. 概念

在Java中，我们通常是把不同的类创建在不同的包里面，对于同一个包里的类来说，它们都是同一层次的。但其实还有另一种情况，有些类可以被定义在另一个类的内部，我们把在一个类里面定义的类称为内部类(InnerClass)或嵌套类，把外面定义的类称为外部类(OutClass)或宿主类。 也就是说，在类的内部既可以定义成员变量和方法，也可以定义其他的类。定义内部类的常见格式如下：

class Outer {//外部类
    
    class Inner {//内部类
        
        //方法和属性
    }
    
}

上面的代码中，Outer是普通的外部类，Inner就是内部类。它与普通外部类最大的不同，在于其实例对象不能单独存在，必须依附于一个外部类的实例对象。

内部类可以很好地实现隐藏，一般的非内部类是不允许有private 与 protected权限的，但内部类却可以，而且内部类还拥有外部类中所有元素的访问权限。总之，对内部类的很多访问规则都可以参考变量和方法。

但是要注意，虽然我们使用内部类可以使程序结构变得更加紧凑，但却在一定程度上破坏了面向对象的思想。

2. 优点

内部类的存在，具有如下优点：

• 内部类使得多继承的解决方案变得更完整：每个内部类都能独立的实现接口，无论外部类是否已经实现了接口或继承了父类，对于内部类都没有影响；

• 既可以方便地将存在一定逻辑关系的类组织在一起，又可以对外界隐藏；

• 方便各类编写事件驱动程序；

• 方便编写线程代码。

3. 分类

Java中的内部类可以分为如下几种类型：

• 成员内部类

• 静态内部类

• 局部内部类

• 匿名内部类

虽然大多数时候，内部类用得并不多，但我们也有必要了解它们是如何具体使用的。

4. 内部类的特点

内部类相比外部类，具有如下特点：

• 内部类可以访问外部类的私有成员，且不破坏封装性；

• 内部类仍是一个独立的类，在编译之后内部类会被编译成独立的.class文件，但前面会冠以外部类的类名和$符号，该文件名的格式是外部类名$内部类名.class；

• 因为内部类是外部类的一个成员，所以内部类不能用普通的方式访问，但内部类可以自由地访问外部类里的成员变量，无论是否被private修饰；

• 如果是静态内部类，我们不能随便访问外部类的成员变量，只能访问外部类的静态成员变量。

5. Java类的创建要求

我们在创建定义Java类时，应该遵循如下要求：

• 一个java文件中可以编写多个类，但只能有一个类使用public关键词进行修饰，这称之为主类；

• 主类名必须与文件名一致，在开发中，应尽量只在一个java文件中编写一个类；

• 外部类只有两种访问级别：public 和默认；内部类则有 4 种访问级别：public、protected、 private 和默认；

• 在外部类中，可以直接通过内部类的类名来访问内部类；

• 在外部类以外的其他类中，需要通过内部类的完整类名来访问内部类；

• 内部类与外部类不能重名。

接下来我们就针对上面提到的几种内部类，分别给大家讲解这几种内部类的用法。

二. 成员内部类

1. 概念

成员内部类就是指没有被static修饰的内部类，也可以称为非静态内部类。

2. 特点

成员内部类具有如下特点：

• 在早期的jdk版本中，成员内部类中只能定义非静态的属性和方法，除非同时使用final和static进行修饰；

• 在新版的jdk中，成员内部类中也可以定义静态的属性和方法；

• 成员内部类可以访问外部类的所有成员，包括私有和静态的成员，即使是多层嵌套时也如此；

• 外部类不能直接访问内部类的成员，必须通过内部类的实例对象访问；

• 在外部类的静态方法和外部类以外的其他类中，必须通过外部类的实例创建内部类的实例对象；

• 外部类的实例与内部类实例是一对多的关系，即一个内部类实例只对应一个外部类实例，但一个外部类实例则可以对应多个内部类实例。

3. 语法

如果是在外部类中，创建成员内部类对象的基本语法格式如下：

内部类 对象名 = new 内部类();

如果是在外部的其他类中，或者是在外部类的静态方法中，创建成员内部类对象的基本语法格式如下：

内部类 对象名 = new 外部类().new 内部类();

4. 案例

4.1 定义成员内部类

/**
 * 成员内部类
 */
public class OuterClass {

	// 外部类的非静态成员
	String name = "一一哥";
	private String hobby = "撸码";
	static int age = 30;

	// 非静态方法
	public void show() {
		//这里的this是指OuterClass对象
		System.out.println("show方法...name="+this.name);

        //如果是在外部类里面创建内部类的对象，就不需要创建外部类实例，可以直接new 内部类()
		//InnerClass inner = new InnerClass();
	}

	// 定义一个成员内部类
	public class InnerClass {
		// 也可以定义私有属性
		private int a = 10;

		//在早期的JDK中，成员内部类中不能定义静态变量；但在新版JDK中，成员内部类中可以定义静态变量
		static int b = 20;

		// 非静态方法
		public void m1() {
			// 这里的this对象是InnerClass内部类对象
			System.out.println("成员内部类的成员变量:" + this.a);
			
			//外部类.this.属性或方法，这个this是外部类对象
			System.out.println("外部类的成员变量:" + OuterClass.this.name);
			
            //内部类中可以访问外部类的私有成员和静态成员
			System.out.println("外部类的私有成员变量:" + hobby);
			System.out.println("外部类的静态变量:" + age);
		}

		//在早期的JDK中，成员内部类中不能定义静态方法；但在新版JDK中，成员内部类中可以定义静态方法
		public static void m2() {
			System.out.println("调用成员内部类的静态变量:" + b);
			System.out.println("调用外部类的静态变量:" + age);

            //在静态方法中创建内部类对象，也要通过内部类 对象名 = new 外部类().new 内部类();的格式
			//InnerClass innerClass = new OuterClass().new InnerClass();
		}

	}

}

我们要注意，在早期的JDK中，成员内部类中不能定义静态属性和方法；但在新版JDK中，成员内部类中可以定义静态的属性和方法。并且我们要搞清楚在不同的位置上，创建内部类对象的方式，以及this的具体含义。

4.2 定义测试类

我们在外部的其他类中，要想创建出一个成员内部类的对象，需要通过如下形式：

内部类 对象名 = new 外部类().new 内部类();

public class InnerClassTest {

	public static void main(String[] args) {
		
		//在外部的其他类中，不能直接创建内部类对象，否则：
		//No enclosing instance of type OuterClass is accessible. 
		//Must qualify the allocation with an enclosing instance of type OuterClass 
		//(e.g. x.new A() where x is an instance of OuterClass).
		//InnerClass inner=new InnerClass();

        //在外部的其他类中创建内部类对象，需要通过如下格式：
		//内部类 对象名 = new 外部类().new 内部类();
		//InnerClass inner=new OuterClass().new InnerClass();
		
		//也可以拆分成如下格式：
		OuterClass outer=new OuterClass();
		InnerClass inner=outer.new InnerClass();
		
		inner.m1();
		
		InnerClass.m2();
		
	}
}

5. 访问方式小结

学习到这里，你可能会被内部类与外部类之间的调用访问关系整蒙圈，所以给大家梳理了一下访问方式：

• 成员内部类 访问 外部类的成员(属性、方法)，可以【直接访问使用】；

• 外部类 访问 成员内部类，需要【直接创建内部类对象后再访问】，即 new InnerClass()；

• 外部的其他类 访问 成员内部类，需要【创建外部类对象，再创建内部类对象后访问】，即 InnerClass inner=new OuterClass().new InnerClass()；

6. 关于this的注意事项

在之前给大家讲过this的作用和用法，但在内部类中，关于this，我们需要注意以下两点：

如果同时存在外部类和内部类，那么this在哪个类中使用，this就代表哪个类的对象；

 如果内部类想要通过this来调用外部类的属性和方法，需要使用外部类名.this.属性或者方法名。

三. 局部内部类

1. 概念

局部内部类是指在方法中定义的内部类。

2. 特点

局部内部类具有如下特点：

• 局部内部类只能在方法中定义和创建对象，也只在当前方法中有效；

• 局部内部类中可以访问外部类的所有成员；

• 局部内部类与局部变量一样，不能使用访问控制修饰符(public、private和protected)和static修饰符;

• 在jdk 7版本中，如果局部变量是在局部内部类中使用，必须显式地加上final关键字；在jdk 8版本中，会默认添加final关键字；

• 局部内部类只能访问当前方法中final类型的参数与变量。如果方法中的成员与外部类的成员同名，可以使用 .this. 的形式访问外部类成员；

• 局部内部类中还可以包含内部类，但这些内部类也不能使用访问控制修饰符(public、private 和 protected) 和 static修饰符；

• 局部变量在方法执行结束后会被销毁，而局部内部类的对象会等到内存回收机制进行销毁。如果是局部内部类里的常量，该常量会被存放在常量池中。

3. 语法

创建局部内部类对象的基本语法格式如下：

public class PartClass {
    
    public void method() {
        //在方法中定义的内部类，就是局部内部类
        class Inner {
            //属性

            //方法
        }
    }
    
}

4. 案例

4.1 定义局部内部类

我们来定义一个局部内部类的案例代码。

/**
 * 
  * 局部内部类---定义在方法中的内部类
 */
public class PartOuterClass {

	//类的成员变量
	String name="一一哥";
    private int age=30;
    static String hobby="java";
    
    public void show() {
    	//局部变量
        //JDK 7之前，匿名内部类和局部内部类中访问外部的局部变量时，该变量需要明确地带有final修饰符
        //final int num = 10;
        
        //Effectively final特性
        int num = 10;
        
        //局部内部类，类似于是方法中的局部对象
        class PartInnerClass{
        	
        	//内部可以正常定义方法
            public void m1() {
            	//访问外部类的非静态成员，可以使用OuterClass.this.成员的格式，也可以直接访问
            	//System.out.println("外部类的成员变量"+name);
                System.out.println("外部类的成员变量"+PartOuterClass.this.name);
                System.out.println("外部类私有的成员变量"+age);
                System.out.println("外部类的静态变量"+hobby);
                
                //局部内部类，可以直接访问方法中的局部变量
                System.out.println("访问局部变量"+num);
            }
            
            //在新版的jdk中，也可以定义静态的属性和方法，老版的jdk则不行
            static int b=10;
            
            public static void m2() {
            	System.out.println("外部类的静态变量，hobby="+hobby+"，b="+b);
            }
        }
        
        //创建局部内部类对象
        PartInnerClass inner = new PartInnerClass();
        inner.m1();
        
        //在当前类中，局部内部类可以直接访问静态成员
        PartInnerClass.m2();
        
    }    
    
}

在JDK 7之前，匿名内部类和局部内部类中访问外部的局部变量时，该变量需要明确地带有final修饰符。但从JDK 8之后，我们可以不带final修饰符，而是由系统默认添加了。

4.2 定义测试类

接下来我们对上面的案例进行测试。

public class PartInnerClassTest {

	public static void main(String[] args) {
		//创建外部类对象，调用方法，执行局部内部类
		PartOuterClass outer=new PartOuterClass();
		outer.show();
	}
}

4.3 Effectively final特性

一般情况下，Java中的局部内部类和匿名内部类访问局部变量时，该变量必须由 final修饰，以保证内部类和外部类的数据一致性。但从 Java 8开始，我们可以不加 final修饰符，而是由系统默认添加，当然这在 Java 8以前是不允许的。Java将这个新的特性称为 Effectively(有效的、实际的) final 功能。

另外在 Lambda表达式中，使用局部变量时也要求该变量必须是 final 修饰的，所以 effectively final特性在 Lambda表达式的上下文中非常有用。

其实effectively final特性，只是让我们不用显式地把变量声明为final修饰的，它给我们自动添加了final修饰词，但并没有取消final，主要是减少了一点不必要的操作，给开发节省了点时间。

四. 匿名内部类

1. 概念

匿名内部类就是指没有类名的内部类，必须在创建时使用 new 语句来声明。匿名内部类不能在Outer Class外部类中定义，而是要在某个方法的内部，通过匿名类(Anonymous Class)的形式来定义。 匿名内部类本身就是一个对象。

通常情况下，如果一个方法的参数是接口类型，且该接口只需要实现一次，那么我们就可以通过匿名内部类的形式来进行定义。另外如果该接口的实现每次都不同，也可以使用匿名内部类的形式进行定义。我们也可以把这种定义形式叫做 “接口回调” 。匿名内部类的代码格式使得代码更加简洁、紧凑，模块化程度也更高。

2. 特点

匿名内部类具有如下特点：

• 匿名内部类本身就是一个对象；

• 一般在匿名内部类中不会定义属性和方法，因为没有意义；

• 匿名内部类的父类一般都是抽象类或者是接口；

• 匿名内部类和局部内部类一样，可以访问外部类的所有成员；

• 如果匿名内部类位于方法中，则该类只能访问方法中 final 类型的局部变量和参数；

• 匿名内部类中允许使用非静态代码块对成员进行初始化操作；

• 匿名内部类的非静态代码块会在父类的构造方法之后被执行。

3. 语法

通常匿名内部类有两种实现方式：

• 继承一个类，重写其方法；

• 实现一个或多个接口，并实现其方法。

创建匿名内部类对象的基本语法格式如下：

new <类或接口> (){
重写类或接口的方法
}

4. 案例

为了给大家演示匿名内部类的用法，接下来壹哥设计一个用于模拟按钮点击事件的案例。当我们进行安卓等设备开发时，面板上有个按钮，点击该按钮，如何监听点击事件？在Android系统中提供了各种对应的按钮点击监听事件。所以这里壹哥就通过实现接口的形式来定义匿名内部类，模拟一个单击事件。

4.1 定义接口

首先我们需要定义一个接口，表示单击监听，内部有个点击事件。

/**
 * 点击监听事件
 */
public interface OnClickListener {

	//点击事件
	void onClick();
	
}

4.2 定义Button按钮类

然后定义一个Button按钮类，给Button按钮安排一个点击监听方法。

/**
 * 
 * 局部内部类---定义在方法中的内部类
 */
public class Button {

	//处理案例点击的监听事件
    public void setOnClickListener(OnClickListener listener) {
    	
    	listener.onClick();
    }
    
}

4.3 定义测试类

接下来我们就测试运行上面的代码。

/**
 * 匿名内部类测试
 */
public class AnonyInnerClassTest {

	public static void main(String[] args) {
		//外部变量
		int num=20;
		
		//测试匿名内部类
		Button btn=new Button();
		
		//模拟处理按钮的点击事件
		btn.setOnClickListener(new OnClickListener() {//这里就是一个匿名内部类
			
			//在匿名内部类中，可以允许使用非静态代码块进行成员初始化操作。
			int i; 
			
			{    // 非静态代码块，在构造方法之后执行
		        i = 100;    //成员初始化
		    }
			
			@Override
			public void onClick() {
				System.out.println("按钮被点击啦...i="+i+",num="+num);
			}
		});
		
	}
}

根据上面的案例可知：

• 在匿名内部类中，可以允许使用非静态代码块进行成员初始化操作；

• 匿名内部类的非静态代码块，会在构造方法之后执行；

• 匿名内部类也可以直接使用外部类的成员。

五. 静态内部类

1. 概念

静态内部类和成员内部类的定义类似，但要使用static修饰，所以称为静态内部类(Static Nested Class)。

静态内部类和成员内部类有很大的不同，它不再依附于Outer的实例，而是一个完全独立的类，因此无法引用Outer.this的方式调用。但它可以访问Outer类的private静态字段和静态方法，如果我们把静态内部类移到Outer类之外，就失去了访问private的权限。

2. 特点

静态内部类中可以定义非静态的属性和方法，也可以定义静态的属性和方法；

静态内部类中只能访问静态外部类的静态属性和方法。

3. 语法

创建静态内部类对象的基本语法格式如下：

内部类 对象名 = new 外部类.内部类();

4. 案例

4.1 定义静态内部类

这里我们先简单定义一个静态内部类，后面我们在学习内部类时再专门讲解。在这个静态内部类中，定义了一个方法，来访问外部类中的普通属性和静态属性。我们要记住以下几点：

• 静态内部类访问外部类的成员变量时，需要先创建外部类对象；

• 非静态内部类可以直接访问使用外部类的成员变量，如同使用本类中的变量；

• 所有的内部类访问外部类的静态变量时，可以直接通过"外部类.静态变量"的形式访问。

/**
 * 外部类和内部类
 */
public class OuterClass {
	
	//普通属性，属于外部类
	static int outerNum=10;
	
	//定义一个静态的内部类，如果不带static，就是一个普通的内部类。
	//内部类的使用，和普通类一样，里面可以正常定义属性、方法、构造方法等。
    //static前面可以带public等任意访问修饰符，也可以不带！
	static class InnerClass{
		//私有属性无法在类的外部直接访问
		//private int innerNum=20;
		
		int innerNum=20;
		
		public void printNum() {
			//定义外部类对象
			OuterClass outer=new OuterClass();

            //这里的this是指InnerClass内部类对象！
			System.out.println("innerNum="+this.innerNum+",outerAge="+outer.outerAge+",outerNum="+OuterClass.outerNum);
		}
	}

}

对于静态内部类而言，static前面可以带public等任意访问修饰符，也可以不带！

4.2 定义测试类

我们再定义一个测试类，看看内部类对象是怎么调用的。

/**
 * 测试访问内部类
 */
public class InnerClassTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		//创建内部类对象，格式为“外部类.内部类 对象名 = new 外部类.内部类的构造方法”
		OuterClass.InnerClass inner = new OuterClass.InnerClass();
		
		//调用内部类的方法
		inner.printNum();
		
		//访问外部类属性
	    System.out.println("outerNum="+OuterClass.outerNum);
	    
	    //访问内部类属性
	    System.out.println("innerNum="+inner.innerNum);
	}

}

5. 访问方式小结

对于静态内部类的访问要求，给大家总结如下：

• 静态内部类中可以直接访问外部类的所有静态方法，包含私有的，但不能直接访问非静态成员；

• 静态内部类可以添加任意访问修饰符(public、protected、默认、private)，因为它的地位就是一个成员；

• 如果静态内部类 访问 外部类 的静态属性、静态方法等，访问方式是【直接访问】；

• 如果外部类或外部的其他类来 访问 静态内部类，访问方式是【外部类.内部类 对象名 = new 外部类.内部类的构造方法】，创建出内部类对象后再访问。