类的成员之五：内部类

概述

• 当一个事物的内部，还有一个部分需要一个完整的结构进行描述，而这个内部的完整的结构又只为外部事物提供服务，那么整个内部的完整结构最好使用内部类。
• 在Java中，允许一个类的定义位于另一个类的内部，前者称为内部类，后者称为外部类。
• Inner class一般用在定义它的类或语句块之内，在外部引用它时必须给出完整的名称。
  • Inner class的名字不能与包含它的外部类类名相同；
• 分类
  • 成员内部类（static成员内部类和非static成员内部类）
  • 局部内部类（不谈修饰符）、匿名内部类

成员内部类

成员内部类作为类的角色

• 可以在内部定义属性、方法、构造器等结构
• 可以声明为abstract类，因此可以被其它的内部类继承
• 可以声明为final的，言外之意没有final修饰的，可以被继承
• 可以调用外部类的结构
• 可以被4种权限修饰
• 编译以后生成OuterClass$InnerClass.class字节码文件（也适用于局部内部类）

class Person{
    
    public void eat(){
        ……
    }
    
    //抽象
    abstract static Bird{
        
    }
    
    
    //静态成员内部类
    static class Dog{
        //定义属性
        String name;
        int age;
        //定义方法
        public void show(){
             ……
        }
    }
    
    //非静态成员内部类
    class Cat{
        //定义属性
        double weight;
        //定义构造器
        public Cat(){
            ……
        }
        
        
        //定义方法
        public void miao(){
            //调用外部类的方法
            eat();//实际上是Person.this.eat();
        }
    }
}

成员内部类作为类的成员的角色

• 和外部类不同，Inner class还可以声明为private或protected；
• 可以调用外部类的结构
• Innerclass可以声明为static的，但此时就不能再使用外层类的非static的成员变量；

局部内部类

class Person{
    public void method(){
        //方法内的局部内部类
        class AA{
            
        }
    }
    
    {
        //代码块内的局部内部类
        class BB{
            
        }
    }
    
    public Person(){
        //构造器内的局部内部类
        class CC{
            
        }
    }
}

区别

如何实例化成员内部类的对象

创建静态的成员内部类:

Person.dog dog = new Person.dog();
dog.show();

创建非静态的成员内部类

Person p = new Person();
Person.Cat cat = p.new Cat();
cat.miao();

如何在成员内部类区分外部类的结构

在内部类调用：

• 形参直接使用
• 内部类的属性或方法：this.属性/方法
• 内部类调用外部类的属性或方法：外部类名.this.属性/方法

为什么需要内部类 (opens new window)

在某些业务场景下，需要重写某个类的方法，然后在这个方法体内使用，就可以使用局部内部类。

至此，我们已经看到了许多描述内部类的语法和语义，但是这并不能同答“为什么需要内部类”这个问题。那么，Java 设计者们为什么会如此费心地增加这项基本的语言特性呢？

一般说来，内部类继承自某个类或实现某个接口，内部类的代码操作创建它的外部类的对象。所以可以认为内部类提供了某种进入其外部类的窗口。

内部类必须要回答的一个问题是：如果只是需要一个对接口的引用，为什么不通过外部类实现那个接口呢？答案是：“如果这能满足需求，那么就应该这样做。”那么内部类实现一个接口与外部类实现这个接口有什么区别呢？答案是：后者不是总能享用到接口带来的方便，有时需要用到接口的实现。所以，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，所以无论外部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。

如果没有内部类提供的、可以继承多个具体的或抽象的类的能力，一些设计与编程问题就很难解决。从这个角度看，内部类使得多重继承的解决方案变得完整。接口解决了部分问题，而内部类有效地实现了“多重继承”。也就是说，内部类允许继承多个非接口类型（译注：类或抽象类）。

匿名内部类

下面的例子看起来有点奇怪：

// innerclasses/Parcel7.java
// Returning an instance of an anonymous inner class
public class Parcel7 {
    public Contents contents() {
        return new Contents() { // Insert class definition
            private int i = 11;

            @Override
            public int value() { 
                return i; 
            }
        }; // Semicolon required
    }

    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：

// innerclasses/Parcel8.java
// Calling the base-class constructor
public class Parcel8 {
    public Wrapping wrapping(int x) {
        // Base constructor call:
        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。

// innerclasses/Wrapping.java
public class Wrapping {
    private int i;
    public Wrapping(int x) { i = x; }
    public int value() { return i; }
}

为了多样性，Wrapping 拥有一个要求传递一个参数的构造器。

在匿名类中定义字段时，还能够对其执行初始化操作：

// innerclasses/Parcel9.java
public class Parcel9 {
    // Argument must be final or "effectively final"
    // to use within the anonymous inner class:
    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。