Java 面向对象：内部类

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目录

• 内部类
• 访问外部对象
• 访问内部对象
• 局部内部类
• 匿名内部类
• 静态内部类
• 参考资料

内部类

内部类是定义在另一个类中的类，例如 TalkingClock 类中内嵌了 TimePrinter 类：

class TalkingClock{
   private int interval;
   private boolean beep;

   public TalkingClock(int interval, boolean beep){}
   public void start(){}

   public class TimePrinter implements ActionListener{
      public void actionPerformed(ActionEvent event){}
   }
}

内部类可以对同一个包中的其他类隐藏细节，同时内部类中的方法可以访问原来的类中的作用域数据。

访问外部对象

内部类可以访问自身的数据字段，也可以访问创建它的外围类对象的数据字段。内部类会有一个隐式引用，指向创建它的外部类对象。

对外围类的引用在构造器中设置，编译器会修改所有内部类的构造器，添加一个对外部类引用的参数。使用外部类引用的语法为：

OuterClass.this

例如内部类 TimePrinter 引用外部类 TalkingClock 的 beep 参数，严格来说要写成这样。

TalkingClock.this.beep

访问内部对象

使用内部类的构造器时，可以使用下面的语法来实现：

outerObject.new InnerClass(construction parameters)

在外部类的作用域之外，想要引用内部类就需要用下面的语法：

OuterClass.InnerClass

局部内部类

局部内部类类似方法的局部变量，在类外或者类的其他方法中不能访问这个内部类。通常情况下可以在某个方法中局部实现一个类，这个类将用于辅助该方法的功能实现。例如：

public void start(){
      class TimePrinter implements ActionListener{
            public void actionPerformed(ActionEvent event){
                  System.out.println("The time is " + Instant.ofEpochMilli(event.getWhen()));
                  if (beep) {
                        Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
                  }
            }
      }

      TimePrinter listener = new TimePrinter();
      TalkingClock timer = new Timer(interval, listener);
      timer.start();
} 

声明局部类时不能有访问说明符，局部类的作用域被限定在了这个局部类块中。局部类可以做到对外界的绝对隐藏，这是个很大的优势。
局部类还有个优点，就是可以访问局部变量。当局部变量传参进来时，局部变量也会被传入构造器，此时编译器会为局部变量提供相应的实例字段，保存一个副本。这么做的好处是，当函数调用结束导致局部变量消失时，局部类还能够使用这个局部变量。例如将上述的 start 方法改为传入 2 个参数，仍然不影响正常使用。

public void start(int interval, boolean beep)

匿名内部类

使用局部类时，如果只是想建立这个局部类的一个对象，甚至不需要给出这个类的名字，这种类就成为匿名内部类。匿名内部类的语法为：

new SuperType(construction parameters){
      inner class methods and data
}

new InterfaceType(){
      methods and data
}

SuperType 指的是超类，此时局部类就需要拓展这个类。匿名局部类可以基于接口创建，此时局部类就要实现这个接口。由于构造器的名字必须和类名相同，而匿名局部类没有类名，因此匿名局部类不能有构造器，此时如果要构造参数就需要传递给超类的构造器。例如将上述的局部类改造成匿名内部类：

public void start(){
      var listener = new ActionListener(){
               public void actionPerformed(ActionEvent event){
                  System.out.println("The time is " + Instant.ofEpochMilli(event.getWhen()));
                  if (beep) {
                        Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
                  }
               } 
          }
      TalkingClock timer = new Timer(interval, listener);
      timer.start();
} 

静态内部类

有时候使用内部类只是想隐藏一个类，并不需要内部类有外部类的引用，因此可以用 static 关键字声明静态内部类。例如定义 ArrayAlg 类中实现 minmax 方法，minmax 方法的功能是同时返回一个数组的最大值和最小值，但是用 return 只能返回一个值。因此可以定义一个静态内部类 Pair，Pair 类有两个参数可以分别存储最大和最小值，这样就可以通过返回 Pair 方法同时返回 2 个值了。

class ArrayAlg{
   public static class Pair{
      private double first;
      private double second;

      public Pair(double f, double s){
         first = f;
         second = s;
      }

      public double getFirst() { return first; }
      public double getSecond() { return second; }
   }

   public static Pair minmax(double[] values){
      double min = Double.POSITIVE_INFINITY;
      double max = Double.NEGATIVE_INFINITY;
      for (double v : values){
         if (min > v) min = v;
         if (max < v) max = v;
      }
      return new Pair(min, max);
   }
}

只要内部类不需要访问外围类对象，就应该声明为静态内部类。和其他内部类不同，静态内部类可以有静态字段和方法。

参考资料

《Java 核心技术 卷Ⅰ》，[美]Cay S.Horstmann 著，林琪 苏钰涵 等译，机械工业出版社