Java内部类详解及其原理整合

整合一：Java内部类的定义、如何创建内部类、内部类的分类、内部类与外部类的关系

1. 内部类的基本概念

1.1 内部类的定义

内部类： 所谓内部类就是在一个类内部进行其他类结构的嵌套操作。

class Outer{
    private String str ="外部类中的字符串";
    //************************** 
    //定义一个内部类
    class Inner{
        private String inStr= "内部类中的字符串";
        //定义一个普通方法
        public void print(){
            //调用外部类的str属性
            System.out.println(str);
        }
    }
    //************************** 
    //在外部类中定义一个方法，该方法负责产生内部类对象并调用print()方法
    public void fun(){
        //内部类对象
        Inner in = new Inner();
        //内部类对象提供的print
        in.print();
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args)
    {
        //创建外部类对象
        Outer out = new Outer();
        //外部类方法
        out.fun();
    }
}

运行结果：外部类中的字符串
但是如果去掉内部类：

class Outer{
    private String outStr ="Outer中的字符串";
    public String getOutStr()
    {
        return outStr;
    }
    public void fun(){  //2
        //this表示当前对象
        Inner in = new Inner(this); //3
        in.print();                 //5
    }
}
class Inner{
    private String inStr= "Inner中的字符串";
    private Outer out;
    //构造注入
    public Inner(Outer out)  //3
    {
        this.out=out;       //4.为Inner中的out变量初始化
    }
    public void print(){    //6
        System.out.println(out.getOutStr()); //7
    }
} 
public class Test{
    public static void main(String[] args)
    {
        Outer out = new Outer();  //1.
        out.fun(); //2.
    }
}

执行结果：Outer中的字符串
但是去掉内部类之后发现程序更加难以理解。

1.2 内部类的优缺点

内部类的优点:

内部类与外部类可以方便的访问彼此的私有域（包括私有方法、私有属性）。
内部类是另外一种封装，对外部的其他类隐藏。
内部类可以实现java的单继承局限。

内部类的缺点:

结构复杂。
记录：使用内部类实现多继承：

class A {
    private String name = "A类的私有域";
    public String getName() {
        return name;
    }
}
class B {
    private int age = 20;
    public int getAge() {
        return age;
    }
}
class Outter {
    private class InnerClassA extends A {
        public String name() {
            return super.getName();
    }
}
    private class InnerClassB extends B {
        public int age() {
            return super.getAge();
    }
}
    public String name() {
        return new InnerClassA().name();
    }
    public int age() {
        return new InnerClassB().age();
    }
}
public class Test2 {
        public static void main(String[] args) {
            Outter outter = new Outter();
            System.out.println(outter.name());
            System.out.println(outter.age());
        }
}

2. 创建内部类

2.1 在外部类外部 创建非静态内部类

语法： 外部类.内部类 内部类对象 = new 外部类().new 内部类();
举例： Outer.Inner in = new Outer().new Inner();

2.2 在外部类外部 创建静态内部类

语法： 外部类.内部类 内部类对象 = new 外部类.内部类();
举例： Outer.Inner in = new Outer.Inner();

2.3 在外部类内部创建内部类语法

在外部类内部创建内部类，就像普通对象一样直接创建：Inner in = new Inner();

3. 内部类的分类

在Java中内部类主要分为成员内部类、静态内部类、方法内部类、匿名内部类

3.1 成员内部类

类比成员方法

1. 成员内部类内部不允许存在任何static变量或方法 正如成员方法中不能有任何静态属性 （成员方法与对象相关、静态属性与类有关）

class Outer {
    private String name = "test";
    public  static int age =20;

    class Inner{
        public static int num =10;
        public void fun()
        {
            System.out.println(name);
            System.out.println(age);
        }
    }
}
public class Test{
    public static void main(String [] args)
    {}
}

2. 成员内部类是依附外部类的，只有创建了外部类才能创建内部类。

3.2 静态内部类

关键字static可以修饰成员变量、方法、代码块、其实还可以修饰内部类，使用static修饰的内部类我们称之为静态内部类，静态内部类和非静态内部类之间存在一个最大的区别，非静态内部类在编译完成之后会隐含的保存着一个引用，该引用是指向创建它的外围类，但是静态类没有。没有这个引用就意味着：
  1.静态内部类的创建不需要依赖外部类可以直接创建。
  2.静态内部类不可以使用任何外部类的非static类（包括属性和方法），但可以存在自己的成员变量。

class Outer {
    public String name = "test";
    private static int age =20;

    static class Inner{
        private String name;
        public void fun()
        {
            System.out.println(name);
            System.out.println(age);
        }
    }
}
public class Test{
    public static void main(String [] args)
    {
        Outer.Inner in = new Outer.Inner();
    }
}

3.3 方法内部类

方法内部类顾名思义就是定义在方法里的类

1. 方法内部类不允许使用访问权限修饰符（public、private、protected）均不允许。

class Outer{
    private int num =5;
    public void dispaly(final int temp)
    {
        //方法内部类即嵌套在方法里面
        public class Inner{
        }
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args)
    {}
}

2. 方法内部类对外部完全隐藏，除了创建这个类的方法可以访问它以外，其他地方均不能访问 (换句话说其他方法或者类都不知道有这个类的存在)方法内部类对外部完全隐藏，出了创建这个类的方法可以访问它，其他地方均不能访问。
3. 方法内部类如果想要使用方法形参，该形参必须使用final声明（JDK8形参变为隐式final声明）

class Outer{
    private int num =5;
    //普通方法
    public void dispaly(int temp)
    {
        //方法内部类即嵌套在方法里面
        class Inner{
            public void fun()
            {
                System.out.println(num);
                temp++;
                System.out.println(temp);
            }
        }
        //方法内部类在方法里面创建
        new Inner().fun();
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args)
    {
        Outer out = new Outer();
        out.dispaly(2);
    }
}

3.4 匿名内部类

匿名内部类就是一个没有名字的方法内部类，因此特点和方法与方法内部类完全一致，除此之外，还有自己的特点：
1.匿名内部类必须继承一个抽象类或者实现一个接口。
2.匿名内部类没有类名，因此没有构造方法。

//匿名内部类
//声明一个接口
interface MyInterface {
    //接口中方法没有方法体
    void test();
}
class Outer{
    private int num = 5;
    public void dispaly(int temp)
    {
        //匿名内部类，匿名的实现了MyInterface接口
        //隐藏的class声明
        new MyInterface()
        {
            public void test()
            {
                System.out.println("匿名实现MyInterface接口");
                System.out.println(temp);
            }
        }.test();
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args)
    {
        Outer out = new Outer();
        out.dispaly(3);
    }
}

4. 内部类与外部类的关系

• 对于非静态的内部类，内部类的创建依赖外部类的实例对象，在没有外部类实例之前是无法创建内部类的。
• 内部类可以直接访问外部类的元素（包括私有域）—外部类在内部类之前创建，创建内部类时会将外部类的对象传入

class Outer{
    //成员变量  与对象有关
    private String msg;
    private int age;
    //--------------------------
    class Inner{
        public void dispaly()
        {
            //此处有一个隐藏的Outer.this
            msg = "test";
            age = 20;
            System.out.println(msg);
            System.out.println(age);
        }
    }
    //--------------------------
    public void test()
    {
        Inner in = new Inner();
        in.dispaly();
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args)
    {
        Outer out = new Outer();
        out.test();
    }
}

外部类可以通过内部类的引用间接访问内部类元素 – -要想访问内部类属性，必须先创建内部类对象

class Outer{
    public void dispaly()
    {
        //外部类通过创建内部类的对象间接访问内部类元素
        Inner in = new Inner();
        in.dispaly();
    }
    class Inner{
        public void dispaly()
        {
            System.out.println("内部类");
        }
    }
}
public class Test1{
    public static void main(String[] args)
    {
        Outer out = new Outer();
        out.dispaly();
    }
}

• 内部类是一个相对独立的个体，与外部类没有关系。

参考文章：
https://blog.csdn.net/zhao_miao/article/details/83245816

整合二：Java 内部类及其原理

1. Java中实现内部类

内部类相信大家都用过很多次了，就不说它是怎么用的了。

2. 内部类

1.成员内部类

需要注意的是， 当成员内部类拥有和外部类同名的成员变量或这方法时， 默认情况下访问的是内部类的成员， 如要访问外部类的同名成员， 需要使用以下形式：

外部类.this.成员变量外部类.this.成员方法

内部类是依附外部类而存在的， 也就是说要创建成员内部类的对象，前提是创建一个外部类的对象，创建成员内部类的方式如下：

new Main().new Inner();

成员内部类可以拥有private访问权限、protected访问权限、public访问权限、默认访问权限。如用private修饰，则只能在外部类的内部访问。

2.局部内部类

局部内部类是定义在一个方法或作用域中的类，它的访问权限仅限于方法内或作用域内。

局部内部类也可以返回，像这样：

3.匿名内部类

匿名内部类应该是我们平常使用最多的了，如下面创建线程：

匿名内部类在编译的时候有系统自动起名：Main$1

匿名内部类是没有构造器的类，大部分用于继承其他类或实现接口，并不需要增加额外的方法，只是对继承方法的实现或是重写

4.静态内部类

静态内部类也是定义在另一个类里面的类，只不过在类前加上了static。静态内部类是不需要依赖于外部类的，与静态成员变量类似。

外部创建该静态类时可以如下创建：

Main.Inner mi = new Main Inner();

3. 内部类实现原理

内部类为什么能够访问外部类的成员？

定义内部类如下：

使用javap命令进行反编译。

编译后得到Main.class Main $Inner.class两个文件，反编译Main$Inner.class文件如下：

可以看到，内部类其实拥有外部类的一个引用，在构造函数中将外部类的引用传递进来。

匿名内部类为什么只能访问局部的final变量？

其实可以这样想，当方法执行完毕后，局部变量的生命周期就结束了，而局部内部类对象的生命周期可能还没有结束，那么在局部内部类中访问局部变量就不可能了，所以将局部变量改为final，改变其生命周期。

编写代码如下：

这段代码编译为Main.class Main$1.class两个文件，反编译Main$1.class文件如下：

可以看到，java将编译时已经确定的值直接复制，进行替换，将无法确定的值放到了内部类的常量池中，并在构造函数中将其从常量池取出到字段中。

可以看出，java将局部变量m直接进行复制，所以其并不是原来的值，若在内部类中将m更改，局部变量的m值不会变，就会出现数据不一致，所以java就将其限制为final，使其不能进行更改，这样数据不一致的问题就解决了。

匿名内部类为什么访问外部类成员字段不用final？

上面说了，final关键字是为了解决数据不一致的问题，因为内部类中存有外部类的引用，所有对外部类中字段的修改都会真实的反映到外部类实例本身，所以不需要用final来修饰。

参考文章:
https://www.cnblogs.com/hujingnb/p/10181621.html