Java 类的扩展(三):内部类的本质

1. 怎样理解内部类?

答:

  • 一个类放在另一个类的内部,称为内部类内部类可以方便地访问外部类的私有变量
  • 内部类只是 Java 编译器的概念,对于 JVM 而言,它是不知道内部类这回事的,每个内部类最后都会被编译为一个独立的类,生成一个独立的字节码文件
  • 内部类本质上都会被转换为独立的类,但一般而言,它们可以实现更好的封装,代码实现上也更简洁

2. 内部类的好处?

答:

  • 可以实现对外部完全隐藏
  • 更好的封装性。
  • 写法上也更简洁

3. 内部类的分类?

答:根据定义的位置和方式不同,主要有 4 种内部类:

  • 静态内部类
  • 成员内部类
  • 方法内部类
  • 匿名内部类

4. 怎样理解静态内部类?

答:

  • 语法上,静态内部类除了位置放在其他类内部外,它与一个独立的类差别不大,可以有静态变量、静态方法、成员方法、成员变量、构造方法等。
  • 静态内部类与外部类的联系不大,它可以访问外部类的静态变量和方法,但不能访问实例变量和方法。在类内部,可以直接使用内部静态类。
  • public 静态内部类可以被外部使用,语法是:外部类.静态内部类

5. 静态内部类是怎样实现的?

答:

  • 静态内部类会被编译为 Outer$Inner 的形式。
  • 静态内部类访问外部类的私有静态变量的实现是:Java 自动为外部类生成一个非私有静态方法 access$0,这个方法返回这个私有静态变量。

6. 静态内部类的使用场景?

答:如果它与外部类关系密切,且不依赖于外部类实例,则可以考虑定义为静态内部类。

7. 试举出几个 Java API 中使用静态内部类的例子?

答:

  • Integer 类内部有一个私有静态内部类 IntegerCache,用于支持整数的自动装箱。
  • 表示链表的 LinkedList 类内部有一个私有静态内部类 Node,表示链表中的每个节点。
  • Character 类内部有一个 public 静态内部类 UnicodeBlock,用于表示一个 Unicode Block

8. 怎样理解成员内部类?

答:

  • 成员内部类没有 static 修饰符。
  • 与静态内部类不同,除了静态变量和方法,成员内部类还可以直接访问外部类的实例变量和方法。
  • 如果和外部类有重名,成员内部类还可以通过 外部类.this.xxx 的方式引用外部类的实例变量和方法,如 Outer.this.action()

9. 怎样创建成员内部类对象?

答:

  • 与静态内部类不同,成员内部类对象总是与一个外部类对象相连,在外部使用时,因为不是静态,所以它不能直接通过 new Outer.Inner() 的方式创建对象,而是要先创建一个外部类对象
  • 语法:外部类对象.new 内部类(),如 outer.new Inner()

10. 成员内部类、方法内部类和匿名内部类中都不可以定义静态变量和方法,Java 为什么要有这个规定?

答:可以这么理解,这些内部类是与外部实例相连的,不应独立使用,而静态变量和方法作为类的属性和方法,一般是独立使用的,在内部类中意义不大,而如果内部类确实需要静态变量和方法,那么也可以挪到外部类中。说白了,静态与非静态,一个是类的属性,一个是对象的属性,二者是泾渭分明的

11. 成员内部类是怎么实现的?

答:

  • 生成两个类:一个是 Outer,一个是 Outer$Inner
  • 外部类一般会相应生成两个非私有静态方法:access$0 用于访问变量,access$1用于访问方法。

12. 成员内部类有哪些应用场景?

答:

  • 如果内部类与外部类关系密切,需要访问外部类的实例变量或方法,则可以考虑定义为成员内部类。
  • 外部类的一些方法的返回值可能是某个接口,为了返回这个接口,外部类方法可能使用内部类实现这个接口,这个内部类可以被设为 private,对外完全隐藏。

13. 试举出 Java API 中使用成员内部类的例子?

答:类 LinkedList 中,它的两个方法 listIteratordescendingIterator 的返回值都是接口 Iterator,调用者可以通过 Iterator 接口对链表遍历, listIteratordescendingIterator 内部分别使用了成员内部类 ListItrDescendingIterator,这两个内部类都实现了接口 Iterator

14. 怎样理解方法内部类?

答:

  • 内部类还可以定义在一个方法体中,即为方法内部类。
  • 方法内部类只能在定义的方法内被使用
  • 如果方法是实例方法,则除了静态变量和方法,方法内部类还可以直接访问外部类的实例变量和方法;如果方法是静态方法,则方法内部类只能访问外部类的静态变量和方法。
  • 方法内部类还可以直接访问方法的参数和方法中的局部变量,不过,这些变量必须被声明为 final
  • 方法内部类可以用成员内部类代替,至于方法参数,也可以作为参数传递给成员内部类。不过,如果类只在某个方法内被使用,使用方法内部类,可以实现更好的封装。
  • 实际使用中较少,感觉主要是 Java 的一个语法糖,也许 JDK 源码中应用得较多些。

15. 为什么方法内部类访问外部方法中的参数和局部变量时,这些变量必须被声明为 final

答:

  • 因为实际上,方法内部类操作的并不是外部的变量,而是它自己的实例变量,只是这些变量的值和外部一样,对这些变量赋值,并不会改变外部的值,为避免混淆,左移干脆强制规定必须声明为 final
  • 如果的确需要修改外部的变量,那么可以将变量改为只含该变量的数组,修改数组中的值

16. 怎样理解匿名内部类?

答:

  • 匿名内部类没有单独的类定义,它在创建对象的同时定义类
  • 匿名内部类只能被使用一次,用来创建一个对象
  • 匿名内部类没有名字,没有构造方法,但可以根据参数列表,调用对应的父类构造方法
  • 匿名内部类可以定义实例变量和方法,可以有初始化代码块,初始化代码块可以起到构造方法的作用,只是构造方法可以有多个,而初始化代码块只能有一份
  • 因为没有构造方法,它自己无法接受参数,如果必须要参数,则应该使用其他内部类。
  • 与方法内部类一样,匿名内部类也可以访问外部类的所有变量和方法,可以访问方法中的 final 参数和 final 局部变量

17. 匿名内部类是怎么实现的?

答:每个匿名内部类也都被生成一个独立的类,只是类的名字以外部类加数字编号,没有有意义的名字。

18. 匿名内部类的使用场景?

答:匿名内部类能做的,方法内部类都能做。但如果对象只会创建一次,且不需要构造方法来接收参数,则可以使用匿名内部类,写法上也更简洁。

19. 怎么理解回调这个概念?

答:

  • 回调即回过头来调用,是相对于一般的正向调用而言的。
  • 匿名内部类是实现回调接口的一种简便方式
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