Java 内部类

Java

类中类

基本事实

  • 内部类的定位是只为外围类提供服务，不应该暴露给外界，如果暴露也是以接口形式暴露公共行为，不会暴露内部具体实现
  • 内部类只是一个声明，但是同样遵守类成员访问规则，如果内部类被private修饰，那么只能被外围类自己使用
  • 不管是什么样的类编译后都是独立的class文件，内部类编译后产出class文件，采用外围类$内部类的命名方式，匿名时使用数字作为名字

非静态内部类

普通的内部类包含一个隐藏的父类引用，因为在同一类内，内部类可以父类访问所有成员变量(包括private)，使用外围类.this.成员进行访问
坏处是如果内部类对象不回收，那么父类对象也不会被回收

应用

内部类可以使用新接口，作为转换器，返回对象的另一种形态

  • Map返回keySet
HashMap.java
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public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
    //...
    public Set<K> keySet() {
        Set<K> ks = keySet;
        if (ks == null) {
            ks = new KeySet();
            keySet = ks;
        }
        return ks;
    }

    final class KeySet extends AbstractSet<K> {
        //...
    }
    //...
}
  • List返回Iterator
ArrayList.java
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public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    //...
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

    private class Itr implements Iterator<E> {
        //...
    }
    //...
}

静态内部类

如果内部类不准备访问父类成员，可以用static定义为静态内部类，不会和父类对象绑定，即静态内类可以脱离外围成员存在

应用

表示内部结构

  • Map内部KV结构，不需要引用Map本身
HashMap.java
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public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;
        //...
    }

    transient Node<K,V>[] table;
    //...
}

匿名内部类

通常是一次性临时使用，没必要给个名字固定下来
现场提供了一套接口实现，并产生一个实例
只能进行已有方法实现，不能新增新方法，因为没有名字，只能用原接口进行引用，即使定义了新方法外界也根本无法调用
如果是非静态环境下，同样隐藏包含一个外围类的引用

应用

临时使用

  • 创建函数对象，比如Comparator
  • 创建过程对象，比如Runnable
  • 静态工厂中，定制实现
  • 作为枚举常量，比如有Season接口，定义四个季节的匿名实例

局部内部类

可以如同声明局部变量一样存在，比如方法体内，遵从作用域并且无需修饰符，比较少使用

访问机制

内部类可以访问外部类的所有成员

  • 对于可见成员，内部类通过隐式持有的外部类.this引用来访问
  • 对于不可见成员，外部类内会生成静态的access方法

如果内部类在方法里，还需要访问外围方法局部变量

  • 内部类构造时复制一份传入构造方法

因为内部类拿到的是副本，修改无意义不会影响外部，容易出错
因此编译器要求局部变量需要加上final，明示不可修改
如果事实上没有修改，可以不加

Sample
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public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        Runnable r = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(i); //正常
                i = 1;  //报错 Local variable i defined in an enclosing scope must be final or effectively final
            }
        };
    }
}

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