Java中的嵌套类(nested Class)内部类(inner Class)匿名类(Anonymous Class)

骑猪看日落 2022-10-16 15:24 153阅读 0赞

**在Java中类可以是静态的么？**

在Java中类可以是静态的。在Java中有静态实例变量，静态方法，以及静态块，类也可以是静态的。在Java中我们可以在类中再次定义一个类。这种类被称为嵌套类。嵌套类外围的类被称为外部类。**在Java中不能使最顶层类为静态类，而只有嵌套的类可以是静态类**。

**静态类与非静态类的区别？**

> 下面列出了静态类与非静态类的主要区别。**非静态嵌套类通常被称为内部类。**
> 
> 1.  嵌套静态类不需要外部类对象的引用，但是非静态嵌套类（内部类）需要外部类对象的引用。(Nested static class doesn’t need reference of Outer class, but Non-static nested class or Inner class requires Outer class reference.)
> 2.  **内部类(非静态嵌套类)**可以访问外部类的静态与非静态成员。**静态嵌套类** 不能够访问外部类的非静态成员。
> 3.  创建内部类的实例，在没有外部类的实例时，无法创建。内部类可引用其所在外部类的数据与方法。**因此我们不需要传递对象的引用给内部类的构造器。因为这一点，内部类使得程序变得更简洁。**

class OuterClass{
    	private static String msg = "GeeksForGeeks";
    	private String nonStaticMsg = "nonStaticGeeksForGeeks";
    	// 静态嵌套类
    	public static class NestedStaticClass{
    		// 只有外部类的静态称为可以在该静态类中访问
    		public void printMessage(){
    			System.out.println("Message from nested static class: " + msg);
    			// 报错，因为在静态类中访问非静态成员nonStaticMsg
    //			System.out.println("Message from nested static class: " + nonStaticMsg);
    			
    		}
    	}
    	
    	public class InnerClass{
    		public void display(){
    			// 内部类中，静态与非静态成员都可以访问。
    			System.out.println("Message from nested static class: " + msg);
    			System.out.println("Message from nested static class: " + nonStaticMsg);
    		}
    	}
    }
     
    public class App 
    {
        public static void main( String[] args )
        {
        	// 创建嵌套静态类的实例
        	OuterClass.NestedStaticClass printer = new OuterClass.NestedStaticClass();
        	printer.printMessage();
        	
        	// 为了创建内部类的实例，我们需要一个外部类的实例
        	OuterClass outer = new OuterClass();
        	OuterClass.InnerClass inner = outer.new InnerClass();
        	// 调用内部类的非静态方法
        	inner.display();
        	
        	// 还可以用以一步来创建内部类的实例
        	OuterClass.InnerClass innerObject = new OuterClass().new InnerClass();
        	innerObject.display();
        }
        
    }

**嵌套类**

在Java中，嵌套类是定义在另一个类内部的类。

使用嵌套类的目的是将外部类与嵌套类清晰地组织在一起，并表示这两个类是一起使用的。或者，嵌套类仅仅在内部被外围类所使用。  
Java开发者通常将嵌套类视为内部类，但内部类（非静态嵌套类）仅仅是Java中几种不同嵌套类中的一种。  
在Java中，嵌套类被看作是外围类的成员。这样，嵌套类可以用public,package(无访问修饰符)，protected及private来修饰。因此，Java中的嵌套类可以被子类继承。

在Java中你可以创建几种不同类型的嵌套类。它们是：

*  静态嵌套类
 *  非静态嵌套类 内部类
 *  局部类  ：Java中局部类与内部类类似,局部类定义在一个方法或作用域块的内部。
 *  匿名类

**静态嵌套类**  
  
静态嵌套类是以如下形式声明的:

public class Outer {
     
      public static class Nested {
     
      }
     
    }

为了创建嵌套类的实例，你必须以外部类Outer作为类Nested的前缀来引用它。Outer.Nested instance = new Outer.Nested();由于是静态的，**静态嵌套类只能通过一个其外层类的实例的引用来访问外部类实例**。

**非静态嵌套类(内部类)**

在java中非静态嵌套类被称为内部类。内部类是与一个外部类实例相关联。必须先创建外部类实例，随后才能创建内部类。

public class Outer {
     
      public class Inner {
      }
     
    }
    Outer outer = new Outer();
    Outer.Inner inner = outer.new Inner();

非静态嵌套类(内部类)能够访问外部类的域，**即使它们被声明为private.**

public class Outer {
     
        private String text = "I am private!";
     
        public class Inner {
     
            public void printText() {
                System.out.println(text);
            }
        }
    }
    //printText中引用了一个Outer类中private成员text.这是可以的。下面是printText的调用方式。
    Outer outer = new Outer();
    Outer.Inner inner = outer.new Inner();
    inner.printText();

**内部类作用域屏蔽**

如果内部类声明的域或方法与外围类有相同的名字，内部域或方法会屏蔽外部类的域或方法。

public class Outer {
     
        private String text = "I am Outer private!";
     
        public class Inner {
     
            private String text = "I am Inner private";
     
            public void printText() {
                System.out.println(text);
            }
        }
    }

上面的例子中，Outer与Inner类都包含有名为text的域。当Inner类引用text时，它引用的是自己的text域。外部类引用text时，它引用的也是自己的text域。

Java中，内部类可以引用外部类同名的text域。通过,**外部类名.this.变量名** 的形式来引用。

**局部类**

Java中局部类与内部类类似,局部类定义在一个方法或作用域块的内部。

class Outer {
     
        public void printText() {
     
            class Local {
     
            }
     
            Local local = new Local();
        }
     
    }

局部类只能在定义的作用域内被访问。  
  
局部类可以像内部类一样访问**外围类**的方法或变量。  
  
局部类可以访问其所在方法或作用域块内部的变量，**这些变量需要被定义为finnal**。  
  
从Java8开始，局部类可以访问其所在方法的局部变量以及方法参数。这些参数必须被声明为final或是effectually final, effectually final意思是，变量在初始化后再不会被改变。方法参数一般都是 effectually final.

> 局部类也可以在静态方法中声明。这种情况，局部类仅仅可以访问外围类的静态部分。局部类不能包含静态声明(常量可以 - 变量被声明为static final),因为本质上，即使局部类在静态方法中被声明，局部类也是非静态的。

局部类与内部类有着相同的变量屏蔽规则。

**匿名类**

Java中，如果嵌套类没有名称，则为**匿名类**。通常作为一个已经存在的类的子类来声明，或是某个接口的实现。匿名类在实例化时定义。如下定义了一个SuperClass的匿名子类。

public class SuperClass {
     
      public void doIt() {
        System.out.println("SuperClass doIt()");
      }
     
    }
    SuperClass instance = new SuperClass() {
     
        public void doIt() {
            System.out.println("Anonymous class doIt()");
        }
    };
     
    instance.doIt();

匿名类子类化SuperClass并且覆盖doIt()方法。  
  
匿名类可以实现一个接口，而不需要继承一个类。

public interface MyInterface {
     
      public void doIt();
     
    }
    MyInterface instance = new MyInterface() {
     
        public void doIt() {
            System.out.println("Anonymous class doIt()");
        }
    };
     
    instance.doIt();

如你所见，匿名类实现了一个接口与匿名类继承另一个类十分类似。  
  
匿名类可以访问外围类的成员，它也可以访问被声明为final 或 effectively final(since Java8)的局部变量。  
  
你可以在匿名类中声明一个变量或方法，但不能声明一个构造器，你可以声明一个静态初始化器取代构造器。例如：final Strint textToPrint = "Text...";

**匿名类与内部类有着同样的作用域屏蔽规则。**

**嵌套类的好处**

嵌套类的好处是，你可以将相关的类组织在一起。你可以将相关类放入一个包中，但将一个类放入另一个类内部，以加强它们之间的关联。  
  
嵌套类通过仅仅被外围类所使用。通常嵌套类仅仅对外围类可见，仅仅是内部使用，而在对于外围类之外的类是不可见的。其它情况下，仅当外围类被使用时，嵌套类才对于外围类之外的类可见。  
  
一个实例是，Cache类。在Cache类内部，你声明了一个CacheEntry类，这个类包含了关于Cache的信息。(信息包括：值，插入时间，访问次数等)。 如果用户不需要获取CacheEntry自身信息，Cache类的使用者是看不到CacheEntry类的，仅能看到缓存的值。然而，Cache类可能会使cacheEntry类对外部可见。这样使用者可以获得更多的信息，而不仅仅是存数的值。

如下是两个Cache的实现：

public class Cache {
     
        private Map<String, CacheEntry> cacheMap = new HashMap<String, CacheEntry>();
     
        private class CacheEntry {
            public long   timeInserted = 0;
            public object value        = null;
        }
     
        public void store(String key, Object value){
            CacheEntry entry = new CacheEntry();
            entry.value = value;
            entry.timeInserted = System.currentTimeMillis();
            this.cacheMap.put(key, entry);
        }
     
        public Object get(String key) {
            CacheEntry entry = this.cacheMap.get(key);
            if(entry == null) return null;
            return entry.value;
        }
     
    }
     
     
    public class Cache {
     
        private Map<String, CacheEntry> cacheMap = new HashMap<String, CacheEntry>();
     
        public class CacheEntry {
            public long   timeInserted = 0;
            public object value        = null;
        }
     
        public void store(String key, Object value){
            CacheEntry entry = new CacheEntry();
            entry.value = value;
            entry.timeInserted = System.currentTimeMillis();
            this.cacheMap.put(key, entry);
        }
     
        public Object get(String key) {
            CacheEntry entry = this.cacheMap.get(key);
            if(entry == null) return null;
            return entry.value;
        }
     
        public CacheEntry getCacheEntry(String key) {
            return this.cacheMap.get(key);
            }
     
    }

第一个类 隐藏了CacheEntry嵌套类

第二个类 则可以获取CacheEntry

\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#\#

静态类(Static class)

嵌套类(nested Class) 静态嵌套类 和 非静态嵌套类(内部类)

内部类(inner Class)   非静态嵌套类通常被称为内部类。

匿名类(Anonymous Class)   匿名类与内部类有着同样的作用域屏蔽规则。

**内部类(inner Class)**

它可以不依赖于外部类实例而被实例化。而通常的内部类需要在外部类实例化后才能被实例化，其语法看起来挺诡异的，如下所示。

package com.dapeng.learning.classtype;
    
    /**
     * 扑克类（一副扑克）
     */
    public class Poker_InnerClass {
        private static String[] suites = {"黑桃", "红桃", "草花", "方块"};
        private static int[] faces = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};
        private Card[] cards;
     
        /**
         * 构造器
         */
        public Poker_InnerClass() {
            cards = new Card[52];
            for(int i = 0; i < suites.length; i++) {
                for(int j = 0; j < faces.length; j++) {
                    cards[i * 13 + j] = new Card(suites[i], faces[j]);
                }
            }
        }
     
        /**
         * 洗牌（随机乱序）
         */
        public void shuffle() {
            for(int i = 0, len = cards.length; i < len; i++) {
                int index = (int) (Math.random() * len);
                Card temp = cards[index];
                cards[index] = cards[i];
                cards[i] = temp;
            }
        }
     
        /**
         * 发牌
         * @param index 发牌的位置
         */
        public Card deal(int index) {
            return cards[index];
        }
     
        /**
         * 卡片类（一张扑克）
         * [静态嵌套类]
         */
        public static class CardStatic {
            private String suite;   // 花色
            private int face;       // 点数
     
            public CardStatic(String suite, int face) {
                this.suite = suite;
                this.face = face;
            }
     
            @Override
            public String toString() {
                String faceStr = "";
                switch(face) {
                case 1: faceStr = "A"; break;
                case 11: faceStr = "J"; break;
                case 12: faceStr = "Q"; break;
                case 13: faceStr = "K"; break;
                default: faceStr = String.valueOf(face);
                }
                return suite + faceStr;
            }
        }
    
        /**
         * 卡片类（一张扑克）
         * [非静态嵌套 也称 内部类]
         */
        public class Card {
            private String suite;   // 花色
            private int face;       // 点数
    
            public Card(String suite, int face) {
                this.suite = suite;
                this.face = face;
            }
    
            @Override
            public String toString() {
                String faceStr = "";
                switch(face) {
                    case 1: faceStr = "A"; break;
                    case 11: faceStr = "J"; break;
                    case 12: faceStr = "Q"; break;
                    case 13: faceStr = "K"; break;
                    default: faceStr = String.valueOf(face);
                }
                return suite + faceStr;
            }
        }
    }

> 执行代码
> 
>     package com.dapeng.learning.classtype;
>     
>     import org.junit.jupiter.api.Test;
>     
>     public class InnerClassTest {
>     
>         @Test
>         void testInnerClass()
>         {
>             Poker_InnerClass poker = new Poker_InnerClass();
>             poker.shuffle();                // 洗牌
>             Poker_InnerClass.Card c1 = poker.deal( 0 );  // 发第一张牌
>     
>             // 对于非静态嵌套类(内部类)Card，只有通过其外部类Poker_InnerClass对象才能创建Card对象
>             //@todo 非静态内部类【正常内部类不对外直接实例化】
>             Poker_InnerClass.Card c2 = poker.new Card( "红心", 1 );    // 自己创建一张牌
>             System.out.println(c1);     // 洗牌后的第一张
>             System.out.println(c2);     // 打印: 红心A
>     
>             //@todo 静态嵌套类【正常内部类不对外直接实例化】
>             Poker_InnerClass.CardStatic c3 = new Poker_InnerClass.CardStatic( "红心", 100 );
>             System.out.println( c3 );
>     
>         }
>     
>     }
> 
>