java 内部类的四种“写法”

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Cyan_RA9 发表于 2023/04/04 10:16:07 2023/04/04
【摘要】 java进阶——内部类（成员内部类、静态内部类、局部内部类，匿名内部类）
  • 基本介绍
  • 语法格式
  • 分类
    • 成员内部类
    • 静态内部类
    • 局部内部类
    • 匿名内部类（🐂🖊）

一、基本介绍 :

1.概述

当一个类的内部又完整地嵌套了另一个类时，被嵌套于内部的“内核”我们称之为“内部类”(inner class)；而包含该内部类的“外壳”我们称之为“外部类”(outer class)。内部类最大的特点就是可以直接访问私有属性，并且可以体现出类与类之间的包含关系。PS : 底层源码中往往含有大量的内部类。

内部类是类的第五大成员，其他四个分别是属性，方法，构造器，代码块。

2.概念图

image.png

二、语法格式 :

如上面概念图所示 : 

class 外部类类名 {
    class 内部类类名 {
        class 内部类的内部类类名 {
            //......
        }
    }
}
class 外部其他类类名 {
}

类的五大成员简单演示 : 

package knowledge.inner.introduction;
public class Demo {
    //1.properties
    public static final int temp = 5;
    private String string = "temp_string";
    //2.methods
    public String getString() {
        return string;
    }
    public static int tempSum(int parameter) {
        return temp + parameter;
    }
    //3.constructor
    public Demo() {
    }
    //4.code block
    {
        System.out.println("This is the non-static code block of the Demo class.");
    }
    //5.inner class
    class Inner_demo {
        class Inner_inner_demo {
            //......
        }
    }
}
class Other {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("temp = " + Demo.temp);
        System.out.println("temp + actual parameter = " + Demo.tempSum(11));
        System.out.println("temp_string = " + new Demo().getString());
    }
}

运行结果 :

image.png

三、内部类的分类 :

0.概念图 :

image.png

1.成员内部类

①介绍 :

成员内部类指定义在外部类的成员位置，并且非static修饰的内部类。

②特点 :

1°成员内部类可以直接访问外部类的所有成员，包含私有成员。

2°成员内部类本身可以添加任意访问修饰符，因为它本身属于外部类的一个成员，地位同成员变量，成员方法等相当。

3°作用域——在整个外部类中均可以使用。

4°成员内部类与其外部类之间的访问关系——

成员内部类可直接访问其外部类所有成员。

外部类在满足成员内部类作用域（整个外部类中)的前提下，可以通过创建成员内部类对象的方式来调用成员内部类中的成员。

5°外部其他类想访问成员内部类有三种方式——

第一种方式 : 
外部类类名 引用变量1 =  new 外部类类名();
外部类类名.内部类类名 引用变量2 = 引用变量1.new 内部类类名();
//引用变量2 此时已经指向了一个成员内部类对象。
第二种方式 : 
外部类类名 引用变量1 =  new 外部类类名();
//在成员内部类的外部类中定义一个方法来返回一个内部类实例。将该方法暂且称作“instance方法”。
外部类类名.内部类类名 引用变量2 = 引用变量1.instance方法;
//引用变量2 此时已经指向了一个成员内部类对象。
第三种方式 : （其实就是第二种方式） 
即第二种方式的链式编程:
//在成员内部类的外部类中定义一个方法来返回一个内部类实例。
外部类类名.内部类类名 引用变量 = new 外部类类名().instance方法;

PS : 如果没有添加“外部类类名.”前缀，jvm将无法识别成员内部类。

③演示 :

1°外部类访问成员内部类的演示 : 

package knowledge.oop.inner.member;
public class Fruit {
    public class Grape {    //成员内部类
        private String name = "grape";
    }
    public void showName() {
        Grape grape = new Grape();
        System.out.println("Grape's name = " + grape.name);
    }
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Fruit fruit = new Fruit();
        fruit.showName();
    }
}

运行结果 :

image.png

2°外部其他类访问成员内部类的三种方式演示 : 

package knowledge.oop.inner.member;
public class Fruit {    //外部类
    public class Grape {    //成员内部类
        private String name = "grape";
        public String getName() {
            return name;
        }
    }
    public Grape getGrapeInstance() {
        return new Grape();
    }
}
class People {      //外部其他类
    public void eatGrape() {
        //方式一
        Fruit fruit = new Fruit();
        Fruit.Grape grape_0 = fruit.new Grape();
        System.out.println("Grape's name = " + grape_0.getName());
        //方式二
        Fruit.Grape grape_1 = fruit.getGrapeInstance();
        System.out.println("Grape's name = " + grape_1.getName());
        //方式三   即方式二的链式编程形式。
        Fruit.Grape grape_2 = new Fruit().getGrapeInstance();
        System.out.println("Grape's name = " + grape_2.getName());
    }
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        People people = new People();
        people.eatGrape();
    }
}

运行结果 :

image.png

2.静态内部类

①介绍 :

静态内部类就是在成员内部类的基础上添加了static修饰符。

②特点 :

1°静态内部类可以直接访问外部类的所有静态成员，包含私有成员。但不能访问非静态成员。

2°静态内部类本身可以添加任意访问修饰符，因为它本身属于外部类的一个成员，地位同成员变量，成员方法等相当。

3°作用域——在整个外部类中均可以使用。

4°静态内部类与其外部类之间的访问关系——

静态内部类可直接访问其外部类所有静态成员。

外部类在满足静态内部类作用域（整个外部类中)的前提下，可以通过创建成员内部类对象的方式来调用静态内部类中的成员。

5°外部其他类想访问静态内部类有两种方式——

第一种方式 : 
外部类类名 引用变量1 =  new 外部类类名();
外部类类名.内部类类名 引用变量2 = new 外部类类名.内部类类名();
//注意等号右侧，与成员内部类不同的是 : 静态内部类可以直接通过“类型.”的形式调用。
第二种方式 : 
外部类类名 引用变量1 =  new 外部类类名();
//在静态内部类的外部类中定义一个方法来返回一个内部类实例。将该方法暂且称作“instance方法”。
外部类类名.内部类类名 引用变量2 = 引用变量1.instance方法;
//或者也可以将instance方法设置为静态方法
//外部类类名.内部类类名 引用变量3 = 外部类类名.instance方法;

③演示 :

1°外部类访问静态内部类的演示 : 

package knowledge.oop.inner.staticinner;
public class Animal {
    public static class Fish {
        public void swim() {
            System.out.println("🐟 : \"I like swim.\"");
        }
    }
    public void skill() {
        Fish fish = new Fish();
        fish.swim();
    }
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        animal.skill();
    }
}

运行结果 :

image.png

2°外部其他类访问静态内部类的两种方式演示 : 

package knowledge.oop.inner.staticinner;
public class Animal {           //外部类
    public static class Fish {  //静态内部类
        public void swim() {
            System.out.println("🐟 : \"I like swim.\"");
        }
    }
    public static Fish getFishInstance() {      //静态就通过类名调用
        return new Fish();
    }
    //public Fish getFishInstance() { return new Fish(); }  //非静态就通过对象调用
}
class People {                  //外部其他类
    public void eatFish() {
        //方式一 :
        Animal.Fish fish = new Animal.Fish();
        fish.swim();
        //方式二 :
        Animal.Fish fish_EX = Animal.getFishInstance();
        fish_EX.swim();
    }
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        People people = new People();
        people.eatFish();
    }
}

运行结果 :

image.png

3.局部内部类

①介绍 :

局部内部类（有类名）定义在外部类的局部位置，通常定义在方法体中。局部内部类的本质仍然是一个类，因此它也可以有自己的成员。

②特点 :

1°局部内部类可以直接访问外部类的所有成员，包含私有成员。

2°局部内部类前不可添加访问权限修饰符。因为它的地位与局部变量相当，而局部变量是没有访问权限修饰符的。但是，就像局部变量可以使用final关键字一样，局部内部类也可用final修饰，同样，作为一个类，局部内部类被final修饰后不能在作用域内被继承。

3°作用域——仅仅作用于该局部内部类所在的方法体或者代码块中。

4°局部内部类与其外部类之间的访问关系——

局部内部类可直接访问其外部类所有成员。

外部类在满足局部内部类作用域的前提下，可以通过创建内部类对象的方式来调用内部类中的成员。

5°外部其他类不能访问局部内部类。

6°当局部内部类与其外部类出现“强龙地头蛇”布局定式时，默认强龙不压地头蛇（就近原则）。如果想在局部内部类中访问其外部类的重名成员，则可以使用"外部类名.this.成员" 的形式去访问。其中，重点在于this，表明它是一个对象，前面的外部类名前缀只是标明了“是外部类的this对象”。

③演示 : 

package knowledge.inner.locality;
public class Fruit {
    private String name = "fruit";
    public static void juice() {
        System.out.println("美汁汁儿~");
    }
    public void test() {
        final class Grape {
            private String name = "grape";
            public void relationship() {
                System.out.println(this.name + " belongs to " + Fruit.this.name);
                juice();    //invoke directly
            }
        }
        new Grape().relationship();
       /* class SunshineRose extends Grape {
            //Grape类被final关键字修饰，因此不能被继承。
        }*/
    }
}
class test {
    public static void main(String[] args) {
        Fruit fruit = new Fruit();
        fruit.test();
    }
}

运行结果 :

image.png

4.匿名内部类（压轴）

①介绍 :

匿名内部类在底层框架中用到很多，所以匿名内部类是四种内部类中最重要的一个。匿名内部类也定义在外部类的局部位置，如方法体中。需要注意的是，匿名内部类无显式的类名，意思就是你看不到匿名内部类的类名，但是系统会自动为它分配类名。（联系之前的匿名对象）

匿名内部类的定义格式如下 : 

new 类或接口名(形参列表) {    //形参列表最后传给了非抽象类的构造器。
    //类体（可以在类体中实现接口中的抽象方法）
};

②基于接口的匿名内部类 :

举个例子——定义Phone类去实现Use接口 : 

package knowledge.oop.inner.anonymous;
public interface Usb {
    public abstract void connect();
}
class Phone implements Usb {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("Your phone has been connected successfully.");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Usb usb = new Phone();
        usb.connect();
    }
}

运行结果 :

image.png

以上是传统的方式——写一个类--> 实现目标接口 --> 创建实现类对象 --> 调用实现后的方法。

如果现在提出这么一个需求 : 要求Phone类只使用一次，使用一次后便不再使用了。显然传统方式无法满足需求，Phone类一直在那儿放着；如果这种类似的需求有很多，使用传统的方式会极大增加开发的复杂度。

现在给出解决方案，使用匿名类，如下 : 

package knowledge.oop.inner.anonymous;
public interface Usb {
    public abstract void connect();
}
class Solution {
    public void invoke_usb() {
        Usb phone = new Usb() {    This an anonymous class.
            @Override
            public void connect() {
                System.out.println("Phone connected the USB interface successfully.");
            }
        };  //Don's forget the last semicolon.
        phone.connect();
    }
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        solution.invoke_usb();
    }
}

运行结果 :

image.png

使用匿名内部类可以简化开发。

此时，对于phone引用来讲，它的编译类型是Usb型，也就是Usb接口，而它的运行类型是匿名内部类。该匿名内部类此时的默认类名是“外部类类名 + $1"。（$1是按照匿名内部类的定义顺序来编号的）。如下 :

image.png

其实底层就相当于这么写 : 

class Solution$1 implements Usb {   
        @Override
        public void connect() {
            System.out.println("Phone connected the USB interface successfully.");
        }
    }

JDK底层在遇到匿名内部类以后，会先在底层创建这么个类以实现接口，然后直接new出了一个匿名内部类对象，又把对象的地址值返回给了当前引用。当然，匿名内部类使用一次后就没有了，想再new一个匿名内部类对象是做不到的。

③基于类的匿名内部类 :

在以上代码的基础上，增加一个Electronics类（电子产品类）。如下 : 

package knowledge.oop.inner.anonymous;
public interface Usb {
    public abstract void connect();
}
class Solution {
    public void invoke_usb() {
        Usb phone = new Usb() {
            @Override
            public void connect() {
                System.out.println("Phone connected the USB interface successfully.");
            }
        };  //Don's forget the last semicolon.
        phone.connect();
        System.out.println("phone引用的运行类型是：" + phone.getClass());
        System.out.println();
        Electronics mobile = new Electronics() {
            @Override
            public void energy() {
                System.out.println("Of course the phone needs electricity.");
            }
        };  //Don't forget the last semicolon.
        mobile.energy();
        System.out.println("mobile引用的运行类型是：" + mobile.getClass());
    }
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        solution.invoke_usb();
    }
}
class Electronics {
    public Electronics() {}
    public void energy() {}
}

运行结果 ：

image.png

注意看第二个匿名内部类的类名，编号改为了$2。

基于类的匿名内部类与基于接口的匿名内部类底层逻辑类似。如下 : 

class Solution$2 extends Electronics {   
        @Override
        public void energy() {
            System.out.println("Of course the phone needs electricity.");
        }
    }

PS : 如果是基于抽象类，这里类与类之间的关系就不是继承了，而是实现。

④调用方式 :

匿名内部类的调用方式有两种——

一种就如我们上面举得栗子。先创建一个引用来接收匿名内部类的对象，在通过引用来调用匿名内部类中实现或者是重写后的方法。还有一种就是不做接收，直接在匿名内部类后面通过“.”的形式来调用方法。(∵根据底层的操作来看，最终返回的就是一个匿名内部类的对象，即把它当成对象看待。)

仍然以上面代码为例，仅改变第二个匿名内部类Solution$2的调用方式。如下图所示 :

image.png

运行结果 :

image.png

⑤特点 :

1°匿名内部类可以直接访问外部类的所有成员，包含私有成员。

2°匿名内部类前不可添加访问权限修饰符。因为它的地位与局部变量相当，而局部变量是没有访问权限修饰符的。

3°作用域——仅仅作用于该匿名内部类所在的方法体或者代码块中。

4°外部其他类不能访问匿名内部类。

5°当匿名内部类与其外部类出现“强龙地头蛇”布局定式时，默认强龙不压地头蛇（就近原则）。如果想在匿名内部类中访问其外部类的重名成员，则可以使用"外部类名.this.成员" 的形式去访问。

6.匿名内部类从里面看，它的本质也是一个类，我们可以在类体中定义它自己的成员；但是从外面看，匿名内部类的本质是一个对象，因为底层在创建匿名内部类后直接new出了一个对象，因此实际上你可以直接把它当作一个对象来使用。

Δ匿名内部类和局部内部类的主要区别是——两者的调用方式不同。

⑥应用——匿名内部类作形参 :

在接口多态参数的基础上（接口类型作为形参），传递实参时以匿名内部类作为实参，可以极大地简化代码。

以接口多态参数中的Usb接口等为例，不一样的是，不再创建Phone类，Mouse类等实现类；而是在传递实参时，直接将它们写成匿名内部类的形式。代码如下 : 

package knowledge.oop.inner.application;
public interface Usb {
    void connect();
}
class ConnectUsb {
    public void connect(Usb usb) {
        usb.connect();
    }
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ConnectUsb connectUsb = new ConnectUsb();
        
        connectUsb.connect(new Usb() {
            @Override
            public void connect() {
                System.out.println("平板已连接USB接口。");
            }
        });
        
        connectUsb.connect(new Usb() {
            @Override
            public void connect() {
                System.out.println("手机已连接usb接口");
            }
        });        
        
        connectUsb.connect(new Usb() {
            @Override
            public void connect() {
                System.out.println("鼠标已连接usb接口");
            }
        }); 
        
        connectUsb.connect(new Usb() {
            @Override
            public void connect() {
                System.out.println("键盘已连接usb接口");
            }
        });
    }
}

运行结果 :

image.png

System.out.println("END---------------------------------------------");

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Java JVM 面向对象编程
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