Summary of JAVA classes

JAVA 类总结

最近看了遍java内部类相关的一些内容，做一些总结。与个人博客 zhiheng.me 同步发布，标题： JAVA 类总结。

顶级类与嵌套类

定义在某个类（或接口，下同）内部的类，称为嵌套类（nested class），相应的，其所在的类称之为该类的外围类（enclosing class）或包裹类。

非嵌套类称为顶级类（top-level class），一个 .java 文件中可以有若干个顶级类（含抽象类和接口），但只能有一个被 public 修饰的类，且该类必须和 .java 文件同名。

顶级类的访问修饰符只能是 public 和包访问权限（默认权限，无修饰符）。

嵌套类可看作是外围类的一个成员，因此其修饰符可以是 public 、protected 、包访问权限和 private 。

嵌套类没有层次限制，可以在嵌套类里面在定义类，成为嵌套类中的嵌套类。

嵌套类分为两种，一种是静态的（用 static 关键字修饰）称为静态嵌套类（static nested class）；一种是非静态的，称为内部类（inner class）。

注：在《Think in Java》一书中，作者将内部类定义为“将一个类定义在另一个类的定义内部，则这个类就是内部类”，因此，他将静态嵌套类视为内部类的一种。而本文使用了 java 官方文档中的定义。

内部类一般直接定义在外部类（outer class）中，就像该类的一个成员一样，我们把这样的内部类称为成员内部类（member inner class）。即不在构造器、方法、语句块中定义的内部类为成员内部类。

除成员内部类外还有另外两种较特殊的内部类：局部内部类（local class）和匿名内部类（anonymous class）。

嵌套类字节码文件命名

嵌套类经编译后会自动生成独立的字节码文件（.class），其命名格式：

外部类名称+\$+[该种类同名类中该类顺序]+[内部类名称]

以下代码（文件名：Outer.java）中含有静态类 Static 、成员内部类 Inner 、局部类 Local 、实现 Anonymous 接口的匿名类以及定义在该源文件中的接口 Anonymous 。

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

编译后形成了如下6个 .class 字节码文件。顶级类 Outer 和 Anonymous 都被编译成同名的 class 文件，静态嵌套类 Static 和成员内部类 Inner 被编译成了 Outer\$Static.class 和 Outer\$Inner.class ，因为成员类不能同名，所以也就没有同名类顺序。局部类 Local 编译后的文件名是 Outer\$1Local.class ，因为 Outer 类中只有一个名为 Local 的局部类，因此，其顺序是1。匿名类没有名称，所以编译后的文件名是 Outer\$1.class ，1表示该类是 Outer 类中第一个匿名类。

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

静态嵌套类

public class OuterClass{
    public static class NestClass{}
}

静态嵌套类因为是静态的，因此从本质上来说它和外部类的关系更像是类与包（package）的关系。在其他类中引用使用的时候需要加上外部类限定： OuterClass.NestClass 。

1. 与静态方法一样，静态嵌套类中不能访问外部类的非静态成员和非静态方法（不管是public还是private的）；

2. 静态嵌套类的实例化（instantiate）无需事先实例化外部类，因为静态嵌套类是与外部类直接相关联的，而非与外部类的实例（instance）相关联。

内部类

内部类是非静态的，因此内部类是与外部类的实例相关联的。在实例化内部类时，必须先行实例化外部类，再通过外部类的实例来创建内部类的实例：

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

1. 内部类中不能有 static 关键字修饰的静态成员（块、字段、方法、接口等），除非该成员是静态常量。所以，内部类中的静态成员必须是同时使用 final 关键字修饰的字段。

2. 内部类可以访问外部类的任何成员（包括构造器），不管是公有的还是私有的，静态的还是非静态的。同样，外部类也可以访问到内部类的所有成员。

遮蔽（Shadowing）

定义在内部类或成员方法内的字段或参数，如果和外部作用域内的某个成员变量定义同名，那么外部的定义将被遮蔽，此时无法在内部作用域内仅通过名字访问到外部的成员。以下是摘自 Java Tutorial 中的一个例子：

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);
    }
}
// 输出如下
// x = 23
// this.x = 1
// ShadowTest.this.x = 0

局部内部类

局部类是定义在某个块（block）中的类。即定义在构造器、方法、循环体、分支结构（if 子句）中的类。

1. 同局部变量，局部类不能用public，private，protected，static修饰，但可以被final或者abstract修饰。

2. 局部类是内部类，因此可以访问其外部类的成员。但局部类的作用域在块内，所以外部类无法访问到局部内部类。

局部类属于块的作用域，因此可以访问局部变量（包括形参），但是只能访问用 final 修饰的局部变量。

在 Java SE 8 之后，局部类可以访问 effectively final 的局部变量和非 final 的形参了，effectively final 的变量没有 final 修饰但在初始化后从未改变过值。 “A variable or parameter whose value is never changed after it is initialized is effectively final” 。

匿名类

匿名类，顾名思义就是没有名称的类，没有名称也就无法在其他地方引用和实例化，当然也就没有构造器。匿名类在定义的同时会实例化本身（匿名类只实例化这一次）。

匿名类的定义从形式上看更像是一种表达式，也就是类的定义出现在一个表达式中。从语法形式上看，匿名类的定义像是调用了一个构造器。以下是几种匿名类的例子：

public class Test {
    InterfaceA a = new InterfaceA() {};//成员匿名类
    public static void main(String[] args){
        InterfaceA a = new InterfaceA() {};//局部匿名类
        //以上两种是通过实现接口实现匿名类，称为接口式匿名类，也可以通过继承类实现
        Test test = new Test(){};//继承式匿名类
        //还可以是位于参数上
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
            }
        }).start();//属于局部匿名类一种
    }
    private interface InterfaceA{}
}

匿名类不能使用任何关键字和访问控制符，匿名类和局部类访问规则一样，只不过内部类显式的定义了一个类，然后通过new的方式创建这个局部类实例，而匿名类直接new一个类实例。

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