Java内部类的使用小结

出处：http://android.blog.51cto.com/268543/384844/

内部类是指在一个外部类的内部再定义一个类。类名不需要和文件夹相同。
*内部类可以是静态static的，也可用public，default，protected和private修饰。（而外部顶级类即类名和文件名相同的只能使用public和default）。

注意：内部类是一个编译时的概念，一旦编译成功，就会成为完全不同的两类。对于一个名为outer的外部类和其内部定义的名为inner的内部类。编译完成后出现outer.class和outer$inner.class两类。所以内部类的成员变量/方法名可以和外部类的相同。
1. 成员内部类
成员内部类，就是作为外部类的成员，可以直接使用外部类的所有成员和方法，即使是private的。同时外部类要访问内部类的所有成员变量/方法，则需要通过内部类的对象来获取。
要注意的是，成员内部类不能含有static的变量和方法。因为成员内部类需要先创建了外部类，才能创建它自己的，了解这一点，就可以明白更多事情，在此省略更多的细节了。
在成员内部类要引用外部类对象时，使用outer.this来表示外部类对象；
而需要创建内部类对象，可以使用outer.inner obj = outerobj.new inner();

public class Outer {
public static void main(String[] args) {
Outer outer = new Outer();
Outer.Inner inner = outer.new Inner();
inner.print("Outer.new");

inner = outer.getInner();
inner.print("Outer.get");
}

// 个人推荐使用getxxx()来获取成员内部类，尤其是该内部类的构造函数无参数时
public Inner getInner() {
return new Inner();
}

public class Inner {
public void print(String str) {
System.out.println(str);
}
}
}

2. 局部内部类
局部内部类，是指内部类定义在方法和作用域内。Thinking in Java给了这么两个例子：
定义在方法内：

public class Parcel4 {
public Destination destination(String s) {
class PDestination implements Destination {
private String label;

private PDestination(String whereTo) {
label = whereTo;
}

public String readLabel() {
return label;
}
}
return new PDestination(s);
}

public static void main(String[] args) {
Parcel4 p = new Parcel4();
Destination d = p.destination("Tasmania");
}
}

定义在作用域里：

public class Parcel5 {
private void internalTracking(boolean b) {
if (b) {
class TrackingSlip {
private String id;
TrackingSlip(String s) {
id = s;
}
String getSlip() {
return id;
}
}
TrackingSlip ts = new TrackingSlip("slip");
String s = ts.getSlip();
}
}

public void track() {
internalTracking(true);
}

public static void main(String[] args) {
Parcel5 p = new Parcel5();
p.track();
}
}

局部内部类也像别的类一样进行编译，但只是作用域不同而已，只在该方法或条件的作用域内才能使用，退出这些作用域后无法引用的。
3. 嵌套内部类
嵌套内部类，就是修饰为static的内部类。声明为static的内部类，不需要内部类对象和外部类对象之间的联系，就是说我们可以直接引用outer.inner，即不需要创建外部类，也不需要创建内部类。
嵌套类和普通的内部类还有一个区别：普通内部类不能有static数据和static属性，也不能包含嵌套类，但嵌套类可以。而嵌套类不能声明为private，一般声明为public，方便调用。
4. 匿名内部类
有时候我为了免去给内部类命名，便倾向于使用匿名内部类，因为它没有名字。例如：

((Button) findViewById(R.id.start)).setOnClickListener(new Button.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
new Thread() {

@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}

}.start();
}
});

匿名内部类是不能加访问修饰符的。要注意的是，new 匿名类，这个类是要先定义的，看下面例子：

public class Outer {
public static void main(String[] args) {
Outer outer = new Outer();
Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz");
System.out.println(inner.getName());
}

public Inner getInner(final String name, String city) {
return new Inner() {
private String nameStr = name;

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

//注释后，编译时提示类Inner找不到
/* interface Inner {
String getName();
} */

同时在这个例子，留意外部类的方法的形参，当所在的方法的形参需要被内部类里面使用时，该形参必须为final。这里可以看到形参name已经定义为final了，而形参city 没有被使用则不用定义为final。为什么要定义为final呢？在网上找到本人比较如同的解释：
“这是一个编译器设计的问题，如果你了解java的编译原理的话很容易理解。
首先，内部类被编译的时候会生成一个单独的内部类的.class文件，这个文件并不与外部类在同一class文件中。
当外部类传的参数被内部类调用时，从java程序的角度来看是直接的调用例如：
public void dosome(final String a,final int b){
class Dosome{public void dosome(){System.out.println(a+b)}};
Dosome some=new Dosome();
some.dosome();
}
从代码来看好像是那个内部类直接调用的a参数和b参数，但是实际上不是，在java编译器编译以后实际的操作代码是
class Outer$Dosome{
public Dosome(final String a,final int b){
this.Dosome$a=a;
this.Dosome$b=b;
}
public void dosome(){
System.out.println(this.Dosome$a+this.Dosome$b);
}
}}
从以上代码看来，内部类并不是直接调用方法传进来的参数，而是内部类将传进来的参数通过自己的构造器备份到了自己的内部，自己内部的方法调用的实际是自己的属性而不是外部类方法的参数。
这样理解就很容易得出为什么要用final了，因为两者从外表看起来是同一个东西，实际上却不是这样，如果内部类改掉了这些参数的值也不可能影响到原参数，然而这样却失去了参数的一致性，因为从编程人员的角度来看他们是同一个东西，如果编程人员在程序设计的时候在内部类中改掉参数的值，但是外部调用的时候又发现值其实没有被改掉，这就让人非常的难以理解和接受，为了避免这种尴尬的问题存在，所以编译器设计人员把内部类能够使用的参数设定为必须是final来规避这种莫名其妙错误的存在。”
(简单理解就是，拷贝引用，为了避免引用值发生改变，例如被外部类的方法修改等，而导致内部类得到的值不一致，于是用final来让该引用不可改变)

因为匿名内部类，没名字，是用默认的构造函数的，无参数的，那如果需要参数呢？则需要该类有带参数的构造函数：

public class Outer {
public static void main(String[] args) {
Outer outer = new Outer();
Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz");
System.out.println(inner.getName());
}

public Inner getInner(final String name, String city) {
return new Inner(name, city) {
private String nameStr = name;

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

abstract class Inner {
Inner(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。

而匿名内部类通过实例初始化，可以达到类似构造器的效果：

public class Outer {
public static void main(String[] args) {
Outer outer = new Outer();
Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz");
System.out.println(inner.getName());
System.out.println(inner.getProvince());
}

public Inner getInner(final String name, final String city) {
return new Inner() {
private String nameStr = name;
private String province;

// 实例初始化
{
if (city.equals("gz")) {
province = "gd";
}else {
province = "";
}
}

public String getName() {
return nameStr;
}

public String getProvince() {
return province;
}
};
}
}

interface Inner {
String getName();
String getProvince();
}

5.内部类的继承
内部类的继承，是指内部类被继承，普通类 extents 内部类。而这时候代码上要有点特别处理，具体看以下例子：

public class InheritInner extends WithInner.Inner {

// InheritInner() 是不能通过编译的，一定要加上形参
InheritInner(WithInner wi) {
wi.super();
}

public static void main(String[] args) {
WithInner wi = new WithInner();
InheritInner obj = new InheritInner(wi);
}
}

class WithInner {
class Inner {

}
}

可以看到子类的构造函数里面要使用父类的外部类对象.super();而这个对象需要从外面创建并传给形参。

至于内部类的重载，感觉Thinking in Java的例子很复杂，在平常应用中应该很少，因为有点难懂，不清晰。而内部类和闭包之间的事情，暂时放下，以后再看。

附了解下内部类在编译时的处理。
内部类有两种情况：
(1) 在类中定义一个类(私有内部类，静态内部类)
(2) 在方法中定义一个类(局部内部类，匿名内部类)

1、私有内部类 —— 在方法之间定义的内部类，非静态
我们首先看看类中内部类的两个特点：
(1) 在外部类的作用范围内可以任意创建内部类对象，即使内部类是私有的(私有内部类)。即内部类对包围它的外部类可见。

例如 (实际上，内部类是可以设置为public公开的，但一般我是当做成员变量设置为private)

//代码1：内部类对外部类可见
class Outer{
//创建私有内部类对象
public Inner in=new Inner();

//私有内部类
private class Inner{
...
}
}

(2) 在内部类中可以访问其外部类的所有域，即使是私有域。即外部类对内部类可见。
例如

//代码2：外部类对内部类可见
//(内部类可以访问外部类的所有成员变量和方法)
class Outer{
//外部类私有数据域
private int data=0;

//内部类
class Inner{
void print(){
//内部类访问外部私有数据域
System.out.println(data);
}
}
}

问题来了：上面两个特点到底如何办到的呢？内部类的"内部"到底发生了什么？
其实，内部类是Java编译器一手操办的。虚拟机并不知道内部类与常规类有什么不同。 编译器是如何瞒住虚拟机的呢？
对内部类进行编译后发现有两个class文件：Outer.class 和Outer$Inner.class 。这说明内部类Inner仍然被编译成一个独立的类(Outer$Inner.class)，而不是Outer类的某一个域。 虚拟机运行的时候，也是把Inner作为一种常规类来处理的。

但问题来了，即然是两个常规类，为什么他们之间可以互相访问私有域那(最开始提到的两个内部类特点)？这就要问问编译器到底把这两个类编译成什么东西了。

我们利用reflect反射机制来探查了一下内部类编译后的情况（关于探查类内部机制的代码提供在下面的附件里Reflect.java）。
(1)、编译代码1生成 Outer$Inner.class 文件后使用 ReflectUtil.reflect("Outer$Inner") 对内部类Inner进行反射。运行结果 发现了三个隐含的成分：

//反编译代码
class Outer$Inner
{
Outer$Inner(Outer,Outer$Inner);  //包可见构造器
private Outer$Inner(Outer);   //私有构造器将设置this$0域
final Outer this$0;   //外部类实例域this$0
}

好了，现在我们可以解释上面的第一个内部类特点了： 为什么外部类可以创建内部类的对象？并且内部类能够方便的引用到外部类对象?
首先编译器将外、内部类编译后放在同一个包中。在内部类中附加一个包可见构造器。这样， 虚拟机运行Outer类中Inner in=new Inner(); 实际上调用的是包可见构造： new Outer$Inner(this,null)。因此即使是private内部类，也会通过隐含的包可见构造器成功的获得私有内部类的构造权限。
再者，Outer$Inner类中有一个指向外部类Outer的引用this$0，那么通过这个引用就可以方便的得到外部类对象中可见成员。但是Outer类中的private成员是如何访问到的呢？这就要看看下面Outer.class文件中的秘密了。

(2)、编译代码2生成 Outer.class文件，然后使用 ReflectUtil.reflect("Outer") 对外部类Outer进行反射 。 运行结果 发现一个隐含成分如下：

//反编译代码
class Outer
{
static int access$0(Outer);  //静态方法，返回值是外部类私有域 data 的值
}

现在可以解释第二个特点了：为什么内部类可以引用外部类的私有域？
原因的关键就在编译器在外围类中添加了静态方法access$0。 它将返回值作为参数传递给他的对象域data。这样内部类Inner中的打印语句：
System.out.println(data);
实际上运行的时候调用的是：
System.out.println(this$0.access$0(Outer));

总结一下编译器对类中内部类做的手脚吧：
(1) 在内部类中偷偷摸摸的创建了包可见构造器，从而使外部类获得了创建权限。
(2) 在外部类中偷偷摸摸的创建了访问私有变量的静态方法，从而 使 内部类获得了访问权限。
这样，类中定义的内部类无论私有，公有，静态都可以被包围它的外部类所访问。

2、静态内部类 —— 在方法间定义的内部类，静态
内部类也有静态的区别，这就是静态内部类，我们来看看代码：

package hr.test;
//代码3：静态内部类对外部变量的引用
public class Outer{
private static int i=0;

//创建静态内部类对象
public Inner in=new Inner();

//静态内部类
private static class Inner{
public void print(){
System.out.println(i);   //如果i不是静态变量，这里将无法通过编译
}
}
}

静态内部类和私有内部类最大的区别在于，静态内部类中无法引用到其外围类的非静态成员。这是为什么？我们还是来看看静态内部类Outer$Inner中发生了什么吧？

//反编译代码
class Outer$Inner
{
private Outer$Inner();
Outer$Inner(hr.test.Outer$Inner);
}

与上面私有内部类反编译1比较发现，少了一个指向外围类对象的引用final Outer this$0; 也就是说静态内部类无法得到其外围类对象的引用，那么自然也就无法访问外围类的非静态成员了。因此，静态内部类只能访问其外围类的静态成员，除此之外与非静态内部类没有任何区别。

3、局部内部类 —— 在方法中定义的内部类
方法内部类也有两个特点
(1) 方法中的内部类没有访问修饰符， 即方法内部类对包围它的方法之外的任何东西都不可见。
(2) 方法内部类只能够访问该方法中的局部变量，所以也叫局部内部类。而且这些局部变量一定要是final修饰的常量。
例如

class Outter{
public void outMethod(){
final int beep=0;
class Inner{
//使用beep
}

Inner in=new Inner();
}
}

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。

内部类的特点总结

(1) 在方法间定义的非静态内部类：
● 外围类和内部类可互相访问自己的私有成员。
● 内部类中不能定义静态成员变量。

(2) 在方法间定义的静态内部类：
● 只能访问外部类的静态成员。

(3) 在方法中定义的局部内部类：
● 该内部类没有任何的访问控制权限
● 外围类看不见方法中的局部内部类的，但是局部内部类可以访问外围类的任何成员。
● 方法体中可以访问局部内部类，但是访问语句必须在定义局部内部类之后。
● 局部内部类只能访问方法体中的常量，即用final修饰的成员。

(4) 在方法中定义的匿名内部类：
● 没有构造器，取而代之的是将构造器参数传递给超类构造器。