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从零开始学Java之带你熟练掌握Java内部类

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作者:孙玉昌,昵称【一一哥】,另外【壹壹哥】也是我哦

前言

壹哥在之前讲解static静态内部类时,就给大家简单说过内部类的概念。但实际上,内部类并不是那么简单,所以今天我们需要对内部类进行专门地讲解和学习。

------------------------------前戏已做完,精彩即开始----------------------------

全文大约【6500】 字,不说废话,只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货!本文带有丰富的案例及配图视频,让你更好地理解和运用文中的技术概念,并可以给你带来具有足够启迪的思考......

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** **符号,** **该文件名的格式是**`外部类名符号,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。

接下来壹哥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

/**
 * @author 一一哥Sun 
 * 千锋教育
 * 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();

/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 */
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,所以壹哥给大家梳理了一下访问方式:

  1. 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 】;
  2. 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()
  3. 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

壹哥在之前给大家讲过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。

7. 配套视频

与本节内容配套的视频链接如下:

player.bilibili.com/player.html…

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。

/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 * 
 * 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。

4.2 定义测试类

接下来我们对上面的案例进行测试。

/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 */
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。

5. 配套视频

与本节内容配套的视频链接如下:

player.bilibili.com/player.html…

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。

/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 * 
 * 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。

/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 * 
 * 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。

/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 * 
 * 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。

5. 配套视频

与本节内容配套的视频链接如下:

player.bilibili.com/player.html…

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

这里壹哥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,壹哥定义了一个方法,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。
/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 * 
 * 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。

/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 * 
 * 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,壹哥给大家总结如下:

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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】;
  4. 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。

------------------------------正片已结束,来根事后烟----------------------------

六. 结语

至此,壹哥就把内部类给大家详细地介绍了,现在你学会了吗?我们来总结一下内部类的重点内容吧:

  • 内部类分为成员内部类、局部内部类、匿名内部类和静态内部类;
  • 成员内部类和匿名内部类在本质上是相同的,都必须依附于外部类的实例,会隐含地持有 Outer.this 实例,并拥有外部类的 private 访问权限;
  • 静态内部类是独立类,但拥有外部类的 private 访问权限;
  • 如果外部类和内部类中的成员重名时,内部类访问时默认会遵循就近原则;如果想访问外部类的成员,则可以用【外部类名.成员】的形式来访问。

另外如果你独自学习觉得有很多困难,可以加入壹哥的学习互助群,大家一起交流学习。

七. 今日作业

下面说法哪些不正确,为什么?

a. 内部类不能有自己的成员方法和成员变量。

b. 内部类可以使用abstract修饰符定义为抽象类,也可以用 private 或 protected 定义。

c. 内部类可作为其他类的成员,且可以访问它所在类的成员。

d. 除static内部类之外,不能直接在内部类中声明static成员(static常量除外)。

在评论区给出你的答案吧。

转载自:https://juejin.cn/post/7218735340043239484
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