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淺析Java語言中的內部類

編輯:關於JAVA

提起Java內部類(Inner Class)可能很多人不太熟悉,實際上類似的概念在 C++裡也有,那就是嵌套類(Nested Class),關於這兩者的區別與聯系,在下 文中會有對比。內部類從表面上看,就是在類中又定義了一個類(下文會看到, 內部類可以在很多地方定義),而實際上並沒有那麼簡單,乍看上去內部類似乎 有些多余,它的用處對於初學者來說可能並不是那麼顯著,但是隨著對它的深入 了解,你會發現Java的設計者在內部類身上的確是用心良苦。學會使用內部類,是掌握Java高級編程的一部分,它可以讓你更優雅地設計你的程序結構。下面從 以下幾個方面來介紹:

第一次見面

public interface Contents {
  int value();
}
public interface Destination {
  String readLabel();
}
public class Goods {
  private class Content implements Contents {
   private int i = 11;
   public int value() {
    return i;
   }
  }
  protected class GDestination implements Destination {
   private String label;
   private GDestination(String whereTo) {
    label = whereTo;
   }
   public String readLabel() {
    return label;
   }
  }
  public Destination dest(String s) {
   return new GDestination(s);
  }
  public Contents cont() {
   return new Content();
  }
}
class TestGoods {
  public static void main(String[] args) {
   Goods p = new Goods();
   Contents c = p.cont();
   Destination d = p.dest("Beijing");
  }
}

在這個例子裡類Content和GDestination被定義在了類Goods內部,並且分別 有著protected和private修飾符來控制訪問級別。Content代表著Goods的內容, 而GDestination代表著Goods的目的地。它們分別實現了兩個接口Content和 Destination。在後面的main方法裡,直接用 Contents c和Destination d進行 操作,你甚至連這兩個內部類的名字都沒有看見!這樣,內部類的第一個好處就 體現出來了——隱藏你不想讓別人知道的操作,也即封裝性。

同時,我們也發現了在外部類作用范圍之外得到內部類對象的第一個方法, 那就是利用其外部類的方法創建並返回。上例中的cont()和dest()方法就是這麼 做的。那麼還有沒有別的方法呢?當然有,其語法格式如下:

outerObject=new outerClass(Constructor Parameters);
outerClass.innerClass innerObject=outerObject.new InnerClass (Constructor Parameters);

注意在創建非靜態內部類對象時,一定要先創建起相應的外部類對象。至於 原因,也就引出了我們下一個話題——非靜態內部類對象有著指向其外部類對象 的引用,對剛才的例子稍作修改:

public class Goods {
  private valueRate=2;
  private class Content implements Contents {
   private int i = 11*valueRate;
   public int value() {
    return i;
   }
  }
  protected class GDestination implements Destination {
   private String label;
   private GDestination(String whereTo) {
    label = whereTo;
   }
   public String readLabel() {
    return label;
   }
  }
  public Destination dest(String s) {
   return new GDestination(s);
  }
  public Contents cont() {
   return new Content();
  }
}

修改的部分用藍色顯示了。在這裡我們給Goods類增加了一個private成員變 量valueRate,意義是貨物的價值系數,在內部類Content的方法value()計算價 值時把它乘上。我們發現,value()可以訪問valueRate,這也是內部類的第二個 好處——一個內部類對象可以訪問創建它的外部類對象的內容,甚至包括私有變 量!這是一個非常有用的特性,為我們在設計時提供了更多的思路和捷徑。要想 實現這個功能,內部類對象就必須有指向外部類對象的引用。Java編譯器在創建 內部類對象時,隱式的把其外部類對象的引用也傳了進去並一直保存著。這樣就 使得內部類對象始終可以訪問其外部類對象,同時這也是為什麼在外部類作用范 圍之外向要創建內部類對象必須先創建其外部類對象的原因。

有人會問,如果內部類裡的一個成員變量與外部類的一個成員變量同名,也 即外部類的同名成員變量被屏蔽了,怎麼辦?沒事,Java裡用如下格式表達外部 類的引用:

outerClass.this

有了它,我們就不怕這種屏蔽的情況了。

靜態內部類

和普通的類一樣,內部類也可以有靜態的。不過和非靜態內部類相比,區別 就在於靜態內部類沒有了指向外部的引用。這實際上和C++中的嵌套類很相像了 ,Java內部類與C++嵌套類最大的不同就在於是否有指向外部的引用這一點上, 當然從設計的角度以及以它一些細節來講還有區別。

除此之外,在任何非靜態內部類中,都不能有靜態數據,靜態方法或者又一 個靜態內部類(內部類的嵌套可以不止一層)。不過靜態內部類中卻可以擁有這 一切。這也算是兩者的第二個區別吧。

局部內部類

是的,Java內部類也可以是局部的,它可以定義在一個方法甚至一個代碼塊 之內。

public class Goods1 {
  public Destination dest(String s) {
   class GDestination implements Destination {
    private String label;
    private GDestination(String whereTo) {
     label = whereTo;
    }
    public String readLabel() { return label; }
   }
   return new GDestination(s);
  }
  public static void main(String[] args) {
   Goods1 g= new Goods1();
   Destination d = g.dest("Beijing");
  }
}

上面就是這樣一個例子。在方法dest中我們定義了一個內部類,最後由這個 方法返回這個內部類的對象。如果我們在用一個內部類的時候僅需要創建它的一 個對象並創給外部,就可以這樣做。當然,定義在方法中的內部類可以使設計多 樣化,用途絕不僅僅在這一點。

下面有一個更怪的例子:

public class Goods2{
  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) {
   Goods2 g= new Goods2();
   g.track();
  }
}

你不能在if之外創建這個內部類的對象,因為這已經超出了它的作用域。不 過在編譯的時候,內部類TrackingSlip和其他類一樣同時被編譯,只不過它由它 自己的作用域,超出了這個范圍就無效,除此之外它和其他內部類並沒有區別。

匿名內部類

java的匿名內部類的語法規則看上去有些古怪,不過如同匿名數組一樣,當 你只需要創建一個類的對象而且用不上它的名字時,使用內部類可以使代碼看上 去簡潔清楚。它的語法規則是這樣的:

new interfacename(){......}; 或 new superclassname(){......};

下面接著前面繼續舉例子:

public class Goods3 {
  public Contents cont(){
   return new Contents(){
    private int i = 11;
    public int value() {
     return i;
    }
   };
  }
}

這裡方法cont()使用匿名內部類直接返回了一個實現了接口Contents的類的 對象,看上去的確十分簡潔。

在java的事件處理的匿名適配器中,匿名內部類被大量的使用。例如在想關 閉窗口時加上這樣一句代碼:

frame.addWindowListener(new WindowAdapter(){
  public void windowClosing(WindowEvent e){
   System.exit(0);
  }
});

有一點需要注意的是,匿名內部類由於沒有名字,所以它沒有構造函數(但 是如果這個匿名內部類繼承了一個只含有帶參數構造函數的父類,創建它的時候 必須帶上這些參數,並在實現的過程中使用super關鍵字調用相應的內容)。如 果你想要初始化它的成員變量,有下面幾種方法:

如果是在一個方法的匿名內部類,可以利用這個方法傳進你想要的參數,不 過記住,這些參數必須被聲明為final。

將匿名內部類改造成有名字的局部內部類,這樣它就可以擁有構造函數了。

在這個匿名內部類中使用初始化代碼塊。

為什麼需要內部類?

java內部類有什麼好處?為什麼需要內部類?

首先舉一個簡單的例子,如果你想實現一個接口,但是這個接口中的一個方 法和你構想的這個類中的一個方法的名稱,參數相同,你應該怎麼辦?這時候, 你可以建一個內部類實現這個接口。由於內部類對外部類的所有內容都是可訪問 的,所以這樣做可以完成所有你直接實現這個接口的功能。

不過你可能要質疑,更改一下方法的不就行了嗎?

的確,以此作為設計內部類的理由,實在沒有說服力。

真正的原因是這樣的,java中的內部類和接口加在一起,可以的解決常被C++ 程序員抱怨java中存在的一個問題——沒有多繼承。實際上,C++的多繼承設計 起來很復雜,而java通過內部類加上接口,可以很好的實現多繼承的效果。

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