JAVA 類總結

最近看了遍java內部類相關的一些內容，做一些總結。與個人博客 zhiheng.me 同步發佈，標題： JAVA 類總結。

頂級類與嵌套類

定義在某個類（或介面，下同）內部的類，稱為嵌套類（nested class），相應的，其所在的類稱之為該類的外圍類（enclosing class）或包裹類。

非嵌套類稱為頂級類（top-level class），一個 .java 文件中可以有若幹個頂級類（含抽象類和介面），但只能有一個被 public 修飾的類，且該類必須和 .java 文件同名。

頂級類的訪問修飾符只能是 public 和包訪問許可權（預設許可權，無修飾符）。

嵌套類可看作是外圍類的一個成員，因此其修飾符可以是 public 、protected 、包訪問許可權和 private 。

嵌套類沒有層次限制，可以在嵌套類裡面在定義類，成為嵌套類中的嵌套類。

嵌套類分為兩種，一種是靜態的（用 static 關鍵字修飾）稱為靜態嵌套類（static nested class）；一種是非靜態的，稱為內部類（inner class）。

註：在《Think in Java》一書中，作者將內部類定義為“將一個類定義在另一個類的定義內部，則這個類就是內部類”，因此，他將靜態嵌套類視為內部類的一種。而本文使用了 java 官方文檔中的定義。

內部類一般直接定義在外部類（outer class）中，就像該類的一個成員一樣，我們把這樣的內部類稱為成員內部類（member inner class）。即不在構造器、方法、語句塊中定義的內部類為成員內部類。

除成員內部類外還有另外兩種較特殊的內部類：局部內部類（local class）和匿名內部類（anonymous class）。

嵌套類位元組碼文件命名

嵌套類經編譯後會自動生成獨立的位元組碼文件（.class），其命名格式：

外部類名稱+\$+[該種類同名類中該類順序]+[內部類名稱]

以下代碼（文件名：Outer.java）中含有靜態類 Static 、成員內部類 Inner 、局部類 Local 、實現 Anonymous 介面的匿名類以及定義在該源文件中的介面 Anonymous 。

package thinkinjava;
 
public class Outer {
 
    public static class Static{}
 
    public class Inner {}
 
    {
        class Local{};
    }
 
    Anonymous anonymous = new Anonymous(){};
}
 
interface Anonymous {}

編譯後形成瞭如下6個 .class 位元組碼文件。頂級類 Outer 和 Anonymous 都被編譯成同名的 class 文件，靜態嵌套類 Static 和成員內部類 Inner 被編譯成了 Outer\$Static.class 和 Outer\$Inner.class ，因為成員類不能同名，所以也就沒有同名類順序。局部類 Local 編譯後的文件名是 Outer\$1Local.class ，因為 Outer 類中只有一個名為 Local 的局部類，因此，其順序是1。匿名類沒有名稱，所以編譯後的文件名是 Outer\$1.class ，1表示該類是 Outer 類中第一個匿名類。

Anonymous.class
Outer$1.class
Outer$1Local.class
Outer$Inner.class
Outer$Static.class
Outer.class

靜態嵌套類

public class OuterClass{
    public static class NestClass{}
}

靜態嵌套類因為是靜態的，因此從本質上來說它和外部類的關係更像是類與包（package）的關係。在其他類中引用使用的時候需要加上外部類限定： OuterClass.NestClass 。

1. 與靜態方法一樣，靜態嵌套類中不能訪問外部類的非靜態成員和非靜態方法（不管是public還是private的）；
2. 靜態嵌套類的實例化（instantiate）無需事先實例化外部類，因為靜態嵌套類是與外部類直接相關聯的，而非與外部類的實例（instance）相關聯。

內部類

內部類是非靜態的，因此內部類是與外部類的實例相關聯的。在實例化內部類時，必須先行實例化外部類，再通過外部類的實例來創建內部類的實例：

OuterClass outObject = new OuterClass();
OuterClass.InnerClass innerObject = outerObject.new InnerClass();

1. 內部類中不能有 static 關鍵字修飾的靜態成員（塊、欄位、方法、介面等），除非該成員是靜態常量。所以，內部類中的靜態成員必須是同時使用 final 關鍵字修飾的欄位。
2. 內部類可以訪問外部類的任何成員（包括構造器），不管是公有的還是私有的，靜態的還是非靜態的。同樣，外部類也可以訪問到內部類的所有成員。

遮蔽（Shadowing）

定義在內部類或成員方法內的欄位或參數，如果和外部作用域內的某個成員變數定義同名，那麼外部的定義將被遮蔽，此時無法在內部作用域內僅通過名字訪問到外部的成員。以下是摘自 Java Tutorial 中的一個例子：

public class ShadowTest {
 
    public int x = 0;
 
    class FirstLevel {
 
        public int x = 1;
 
        void methodInFirstLevel(int x) {
            System.out.println("x = " + x);
            System.out.println("this.x = " + this.x);
            System.out.println("ShadowTest.this.x = " + ShadowTest.this.x);
        }
    }
 
    public static void main(String... args) {
        ShadowTest st = new ShadowTest();
        ShadowTest.FirstLevel fl = st.new FirstLevel();
        fl.methodInFirstLevel(23);
    }
}
// 輸出如下
// x = 23
// this.x = 1
// ShadowTest.this.x = 0

局部內部類

局部類是定義在某個塊（block）中的類。即定義在構造器、方法、迴圈體、分支結構（if 子句）中的類。

1. 同局部變數，局部類不能用public，private，protected，static修飾，但可以被final或者abstract修飾。
2. 局部類是內部類，因此可以訪問其外部類的成員。但局部類的作用域在塊內，所以外部類無法訪問到局部內部類。

局部類屬於塊的作用域，因此可以訪問局部變數（包括形參），但是只能訪問用 final 修飾的局部變數。

在 Java SE 8 之後，局部類可以訪問 effectively final 的局部變數和非 final 的形參了，effectively final 的變數沒有 final 修飾但在初始化後從未改變過值。 “A variable or parameter whose value is never changed after it is initialized is effectively final” 。

匿名類

匿名類，顧名思義就是沒有名稱的類，沒有名稱也就無法在其他地方引用和實例化，當然也就沒有構造器。匿名類在定義的同時會實例化本身（匿名類只實例化這一次）。

匿名類的定義從形式上看更像是一種表達式，也就是類的定義出現在一個表達式中。從語法形式上看，匿名類的定義像是調用了一個構造器。以下是幾種匿名類的例子：

public class Test {
    InterfaceA a = new InterfaceA() {};//成員匿名類
    public static void main(String[] args){
        InterfaceA a = new InterfaceA() {};//局部匿名類
        //以上兩種是通過實現介面實現匿名類，稱為介面式匿名類，也可以通過繼承類實現
        Test test = new Test(){};//繼承式匿名類
        //還可以是位於參數上
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
            }
        }).start();//屬於局部匿名類一種
    }
    private interface InterfaceA{}
} 

匿名類不能使用任何關鍵字和訪問控制符，匿名類和局部類訪問規則一樣，只不過內部類顯式的定義了一個類，然後通過new的方式創建這個局部類實例，而匿名類直接new一個類實例。