《OnJava》——11内部类
内部类
利用内部类，可以将逻辑上存在关联的类组织在一起，而且可以控制一个类在另一个类中的可见性。
内部类和组合不同，内部类是一种代码隐藏机制：将代码放在其他类的内部。
11.1 创建内部类
创建内部类的方式就是把类定义放在一个包围它的类之中。
/**
* 创建内部类
*/
public class Parcel1 {
class Contents {
private int i = 11;
public int value() { return i; }
}
class Destination {
private String label;
Destination(String whereTo) {
label = whereTo;
}
String readLabel() { return label; }
}
// 在Parcel1内，使用内部类看上去，就和使用任何其他类一样
public void ship(String dest) {
Contents c = new Contents();
Destination d = new Destination(dest);
System.out.println(d.readLabel());
}
public static void main(String[] args) {
Parcel1 p = new Parcel1();
p.ship("Tasmania");
}
}
/* Output:
Tasmania
*/
返回一个指向内部类的引用
public class Parcel2 {
class Contents {
private int i = 11;
public int value() { return i; }
}
class Destination {
private String label;
Destination(String whereTo) {
label = whereTo;
}
String readLabel() { return label; }
}
public Destination to(String s) {
return new Destination(s);
}
public Contents contents() {
return new Contents();
}
public void ship(String dest) {
Contents c = contents();
Destination d = to(dest);
System.out.println(d.readLabel());
}
public static void main(String[] args) {
Parcel2 p = new Parcel2();
p.ship("Tasmania");
Parcel2 q = new Parcel2();
// Defining references to inner classes:
//要在内部类的非静态方法之外的任何地方创建内部类对象
//必须将对象的类型指定为OutClassName.InnerClassName
//即，将实例指定到详细的类
Parcel2.Contents c = q.contents();
Parcel2.Destination d = q.to("Borneo");
System.out.println("c = " + c.value());
System.out.println("d = " + d.readLabel());
}
}
/* Output:
Tasmania
c = 11
d = Borneo
*/
11.2 到外部类的链接
内部类看上去像是一种名称隐藏和代码组织机制。
当创建一个内部类时，这个内部类的对象中会隐含一个链接，指向用于创建该对象的外围对象。
通过这个链接，无须任何特殊条件，内部类对象就可以访问外围对象的成员。
内部类拥有对外围对象所有元素的访问权。
//保存一个对象序列
//迭代器
interface Selector {
boolean end();
Object current();
void next();
}
//Sequence是以类的形式包装起来的定长Object数组。
public class Sequence {
private Object[] items;
private int next = 0;
public Sequence(int size) {
items = new Object[size];
}
//使用add()方法向序列末尾增加一个新的Object（有空间的前提下）
public void add(Object x) {
if(next < items.length)
items[next++] = x;
}
//实现“迭代器”接口，重写方法
private class SequenceSelector implements Selector {
//在SequenceSelector中使用到了外围items（private）
//内部类可以访问外围对象的所有方法和字段，就好像拥有它们一样
private int i = 0;
@Override
public boolean end() { return i == items.length; }
@Override
public Object current() { return items[i]; }
@Override
public void next() { if(i < items.length) i++; }
}
public Selector selector() {
return new SequenceSelector();
}
public static void main(String[] args) {
Sequence sequence = new Sequence(10);
for(int i = 0; i < 10; i++)
sequence.add(Integer.toString(i));
Selector selector = sequence.selector();
while(!selector.end()) {
System.out.print(selector.current() + " ");
selector.next();
}
}
}
/* Output:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
*/
内部类可以自动访问外围类的所有成员。
这是怎么做到的呢？
对于负责创建内部类对象的特定外围类对象而言，内部类对象偷偷地获取了一个指向它的引用。（内部得外部的属性）
该引用会被用于选择相应的成员
内部类的对象只能与其外部类的对象关联创建（当内部类为非static时）
11.3 使用 .this和.new
若要生成外部类对象的引用，可以使用外部类的名字，后面加上句点和this。
即 Inner.this这个就是外部类了
public class DotThis {
void f() { System.out.println("DotThis.f()"); }
public class Inner {
public DotThis outer() {
return DotThis.this;
// A plain "this" would be Inner's "this"
//如果直接写this，引用的是Inner的this，当前this指向内部类，而不是外部类
}
}
public Inner inner() { return new Inner(); }
public static void main(String[] args) {
DotThis dt = new DotThis();
DotThis.Inner dti = dt.inner();
dti.outer().f();
}
}
/* Output:
DotThis.f()
*/
使用.new语法，在new表达式中提供指向其他外部类对象的引用：
public class DotNew {
public class Inner {}
public static void main(String[] args) {
DotNew dn = new DotNew();
DotNew.Inner dni = dn.new Inner();
}
}
//除非已经有了一个外部类的对象，否则创建内部类对象是不可能的
//因为内部类的对象会暗中连接到用于创建它的外部类对象
//如果你创建的是嵌套类（static修饰的内部类），就不需要指向外部类对象的引用
11.4 内部类和向上转型
当需要向上转型为基类，特别是接口时，内部类就更有吸引力了。（从实现某个接口的对象生成一个该接口类型的引用，其效果和向上转型为某个基类在本质上是一样的）
这是因为，内部类（接口的实现）对外部而言可以时不可见的、不可用的，这便于隐藏实现。
外部获得的只是一个指向基类或接口的引用。
创建接口：接口会自动将其所有成员设置为public的。
public interface Destination {
String readLabel();
}
public interface Contents {
int value();
}
当得到一个指向基类或接口的引用时，无法找到其确切的类型：
class Parcel4 {
private class PContents implements Contents {
private int i = 11;
@Override public int value() { return i; }
}
protected final class PDestination implements Destination {
private String label;
private PDestination(String whereTo) {
label = whereTo;
}
@Override
public String readLabel() { return label; }
}
public Destination destination(String s) {
return new PDestination(s);
}
public Contents contents() {
return new PContents();
}
}
public class TestParcel {
public static void main(String[] args) {
Parcel4 p = new Parcel4();
Contents c = p.contents();
Destination d = p.destination("Tasmania");
// Illegal -- can't access private class:
//非法————不能访问private类
//- Parcel4.PContents pc = p.new PContents();
}
}
在Parcel4中，内部类PContents时private的，所以只有Parcel4能访问它。
普通类（非内部类）无法声明为private的或protected的，它们只能被给予public或包访问权限。
PDestination是protected的，所以它只能被Parcel4、相同包中的类（因为protected也给予了包访问权限），以及Parcel4的子类访问。
这意味着客户程序员对这些成员的了解是有限的，对它们的访问权限也是有限的。
private内部类为类的设计者提供了一种方式，可以完全组织任何与类型相关的编码依赖，并且可以完全隐藏实现细节。
11.5 在方法和作用域中的内部类
内部类可以在一个方法内或者任何一个作用域内创建。
- 在方法中定义的类
- 在方法中的某个作用域内定义的类
- 实现某个接口的匿名类
- 这样的匿名类——它继承了拥有非默认构造器的类
- 执行字段初始化的匿名类
- 它通过实例初始化来执行构造（匿名内部类不可能有构造器）的匿名类。
局部内部类：在一个方法的作用域内（而不是在另一个类的作用域内）创建一个完整的类。
public class Parcel5 {
public Destination destination(String s) {
/**
* 局部内部类 -- PDestination
* PDestination在destination()外无法访问。
*/
final class PDestination implements Destination {
private String label;
private PDestination(String whereTo) {
label = whereTo;
}
@Override
public String readLabel() { return label; }
}
return new PDestination(s);
}
public static void main(String[] args) {
Parcel5 p = new Parcel5();
Destination d = p.destination("Tasmania");
}
}
PDestination是destination()的一部分，而不是parcel5的一部分。因此，PDestination在destination()外无法访问。
在return语句中的向上转型意味着destination()中只传出了一个指向Destination接口的引用。
PDestination类的名字被放在了destination()中这一事实，并不意味着一旦destination()方法返回，得到的PDestination就不是一个合法的对象了。
在同一子目录下的每个类中，你都可以使用类标识符PDestination来命名内部类，而不会产生名字冲突。
如何在任何作用域嵌入一个内部类：
public class Parcel6 {
private void internalTracking(boolean b) {
if(b) {
/**
* 这个类被嵌入了if语句的作用域内
* 在作用域之外是不可用的。
*/
class TrackingSlip {
private String id;
TrackingSlip(String s) {
id = s;
}
String getSlip() { return id; }
}
TrackingSlip ts = new TrackingSlip("slip");
String s = ts.getSlip();
}
// Can't use it here! Out of scope:
//- TrackingSlip ts = new TrackingSlip("x");
}
public void track() { internalTracking(true); }
public static void main(String[] args) {
Parcel6 p = new Parcel6();
p.track();
}
}
11.6 匿名内部类
/**
* 返回匿名内部类的一个实例
*/
public class Parcel7 {
public Contents contents() {
return new Contents() { // 插入类定义
private int i = 11;
@Override public int value() { return i; }
}; // 分号是必须的
}
public static void main(String[] args) {
Parcel7 p = new Parcel7();
Contents c = p.contents();
}
}
contents()方法将返回值的创建和用于表示该返回值的类的定义结合了起来。此外，这个类没有名字——它是匿名的。
看起来你正在创建一个Contents对象，但是在到达分号之前，你说：“等等，我想插入一个类定义。”
“创建一个继承自Contents的匿名类的对象”，通过new表达式返回的引用会被自动地向上转型为一个Contents引用。
匿名内部类的语法如下：
public class Parcel7b {
class MyContents implements Contents {
private int i = 11;
@Override public int value() { return i; }
}
public Contents contents() {
return new MyContents();
}
public static void main(String[] args) {
Parcel7b p = new Parcel7b();
Contents c = p.contents();
}
}
在这个匿名内部类中，Contents是用无参构造器创建的。
如果基类需要带一个参数的构造器，应该这样：
/**
* 基类需要带一个参数的构造器
*/
public class Parcel8 {
public Wrapping wrapping(int x) {
// Base constructor call:
return new Wrapping(x) { // [1]
@Override public int value() {
return super.value() * 47;
}
}; // [2]
}
public static void main(String[] args) {
Parcel8 p = new Parcel8();
Wrapping w = p.wrapping(10);
}
}
【1】将适当的参数传给基类构造器
【2】匿名内部类末尾的分号并不是用来标记类体的结束。相反，它标记表达式的结束，而该表达式恰好包含了这个匿名类。因此，它和分号在其他地方的用法没什么不同。
尽管，Wrapping是一个带有实现的普通类，但它也被用作其子类的公共“接口”：
public class Wrapping {
private int i;
public Wrapping(int x) { i = x; }
public int value() { return i; }
}
也可以在定义匿名类中的字段时执行初始化：
public class Parcel9 {
// Argument must be final or "effectively final"
//要在匿名内部类中使用
// to use within the anonymous inner class:
// 参数必须是最终变量，或者"实际上的最终变量"
public Destination destination(final String dest) {
return new Destination() {
private String label = dest;
@Override
public String readLabel() { return label; }
};
}
public static void main(String[] args) {
Parcel9 p = new Parcel9();
Destination d = p.destination("Tasmania");
System.out.println("d = " + d.readLabel());
}
}
如果你正在定义一个匿名类，而且一定要用到一个在该匿名类之外定义的对象，编译器要求参数引用用final修饰，或者是“实际上的最终变量”（也就是说，在初始化之后它永远不会改变，所以它可以被视为final）
就像你在destination()的参数中看到的那样。这里不写final也没有任何问题，但把它写上当作提醒通常最好。
如果只是要给一个字段赋值，这个实例中的方法就很好。
但是如果必须执行某个蕾丝构造器的动作，该怎么办呢？因为匿名类没有名字，所以不可能有命名的构造器。
借助实例初始化，我们可以在效果上为匿名内部类创建一个构造器：
/**
* Creating a constructor for an anonymous inner class
* 为匿名内部类创建一个构造器
*/
abstract class Base {
Base(int i) {
System.out.println("Base constructor, i = " + i);
}
public abstract void f();
}
public class AnonymousConstructor {
public static Base getBase(int i) {
return new Base(i) {
{ System.out.println("Inside instance initializer"); }
@Override public void f() {
System.out.println("In anonymous f()");
}
};
}
public static void main(String[] args) {
Base base = getBase(47);
base.f();
}
}
/* Output:
Base constructor, i = 47
Inside instance initializer
In anonymous f()
*/
这里变量i并不是必须为最终变量。尽管i被传给了匿名类的基类构造器，但是在该匿名类内部，它并没有被直接使用到。
对比一下，当参数在匿名类内部被用到：
**
* 使用"实例初始化"，来执行匿名内部类的构造
*/
public class Parcel10 {
public Destination destination(final String dest, final float price) {
return new Destination() {
private int cost;
//为每个对象执行实例初始化
// Instance initialization for each object:
{
cost = Math.round(price);
if(cost > 100)
System.out.println("Over budget!");
}
private String label = dest;
@Override
public String readLabel() { return label; }
};
}
public static void main(String[] args) {
Parcel10 p = new Parcel10();
Destination d = p.destination("Tasmania", 101.395F);
}
}
/* Output:
Over budget!
*/
我们在实例初始化操作内可用看到一段代码，也就是if语句，它们不能作为字段初始化的一部分来执行。
所以在效果上，实例初始化就是匿名内部类的构造器。不过它也有局限性——我们无法重载实例初始化部分，所以只能有一个这样的构造器。
与普通的继承相比，匿名内部类有些局限性，因为它们要么是扩展一个类，要么是实现一个接口，但是两者不可兼得。
而且就算要实现接口，也只能实现一个。
11.7 嵌套类
如果不需要内部类对象和外部类对象之间的连接，可以将内部类设置为static的。这就是嵌套类。
普通内部类对象中隐式地保留了一个引用，指向创建该对象的外部类对象。
对于static的内部类（嵌套类）来说：
- 不需要一个外部类对象来创建嵌套类对象
- 无法从嵌套类对象内部访问非static的外部类对象
嵌套类和普通内部类之间的不同：
普通内部类的字段和方法，只能放在类的外部层次中，所以普通内部类中不能有static数据、static字段，也不能包含嵌套类
但是嵌套类中可以包含：其他的静态元素
/**
* 嵌套类（static的内部类）
*/
public class Parcel11 {
private static class ParcelContents implements Contents {
private int i = 11;
@Override public int value() { return i; }
}
protected static final class ParcelDestination implements Destination {
private String label;
private ParcelDestination(String whereTo) {
label = whereTo;
}
@Override
public String readLabel() { return label; }
// Nested classes can contain other static elements:
//嵌套类可以包含其他静态元素
public static void f() {}
static int x = 10;
static class AnotherLevel {//嵌套类
public static void f() {}
static int x = 10;
}
}
public static Destination destination(String s) {
return new ParcelDestination(s);
}
public static Contents contents() {
return new ParcelContents();
}
public static void main(String[] args) {
Contents c = contents();
System.out.println("c.value() = " + c.value());
Destination d = destination("Tasmania");
System.out.println("d.readLabel() = " + d.readLabel());
}
}
这样在main()中并不需要Paecel11对象；
静态方法可以直接调用，类名调用和对象调用
非静态方法只能通过对象调用
相反，我们使用选择static成员的普通语法来调用方法，这些方法指向Contents和Destination类型的引用。
普通内部类（非static的）可以使用特殊的this（内部类.this）引用来创建指向外部类对象的连接。而嵌套类没有特殊的this引用，这使它和static方法类似。
11.7.1 接口中的类
嵌套类可以是接口的一部分。
放到接口中的任何类都会自动成为public和static的。
因为类是static的，所以被嵌套的类知识放在了这个接口的命名空间内。
甚至可以在内部类内实现包围它的这个接口：
public interface ClassInInterface {
void howdy();
/**
* 在内部类实现这个接口，套娃呢在？
*/
class Test implements ClassInInterface {
@Override public void howdy() {
System.out.println("Howdy!");
}
public static void main(String[] args) {
new Test().howdy();
}
}
}
/* Output:
Howdy!
*/
当你要创建某个接口的所有不同实现使用的公用代码时，将一个类嵌入这个接口中会非常方便。
11.7.2 从多层嵌套的内部类中访问外部成员
一个内部类被嵌套多少册并不重要。
它可以透明地访问它的所有类的所有成员，如下面的代码所示：
/**
* 被嵌套的类可以访问各层外部类中的所有成员
*/
class MNA {
private void f() {}
class A {
private void g() {}
public class B {
public void h() {
System.out.println("B::h()");
g();
{
System.out.println("B::CodeBlock");
}
f();
}
}
}
}
public class MultiNestingAccess {
public static void main(String[] args) {
MNA mna = new MNA();
MNA.A mnaa = mna.new A();
MNA.A.B mnaab = mnaa.new B();
mnaab.h();
}
}
/**
* B::h()
* B::CodeBlock
* /
可以注意到，private方法g()和f()无须任何条件就可以调用。
这个例子也演示了当你在一个不同的类中创建对象时，创建多层嵌套的内部类对象的基本语法。
.new 语法会得到正确的作用域，所以不必在调用构造器时限定类的名字。
11.8 为什么需要内部类
到底为什么需要内部类呢？
通常情况下，内部类继承自某个类或实现某个接口，内部类中的代码会操作用以创建该内部类对象的外部类对象。内部类提供了进入其外部类的某种窗口。
引入内部类的主要原因：
-
每个内部类都可以独立地继承自一个实现
-
外部类是否已经继承了某个实现，对内部类并没有限制
-
内部类完善了多重继承问题的解决方案
-
内部类实际上支持我们继承多个非接口类型
例如，在一个类内必须以某种形式实现两个接口。
由于接口的灵活性，有两个选择：一个单独的类（同时实现两个接口）或一个内部类（分离实现两接口）
interface A {}
interface B {}
//通过一个单独的类，同时实现两个接口
class X implements A, B {}
//通过内部类，分离实现两个接口
class Y implements A {
B makeB() {
// Anonymous inner class:
// 匿名内部类
return new B() {};
}
}
public class MultiInterfaces {
static void takesA(A a) {}
static void takesB(B b) {}
public static void main(String[] args) {
X x = new X();
Y y = new Y();
takesA(x);
takesA(y);
takesB(x);
takesB(y.makeB());
}
}
如果使用的是抽象类或具体类，而不是接口的话，而且你的类必须以某种方式实现这两者，那就只能使用内部类来实现了：
// 对于具体类或抽象类，内部类可以产生“多重实现继承”的效果
class D {}
abstract class E {}
class Z extends D {
//通过内部类实现抽象类
E makeE() { return new E() {}; }
}
public class MultiImplementation {
static void takesD(D d) {}
static void takesE(E e) {}
public static void main(String[] args) {
Z z = new Z();
takesD(z);
takesE(z.makeE());
}
}
有了内部类，可以得到如下这些额外的功能：
- 内部类可以有多个实例，每个实例都有自己的状态信息，独立于外围类对象的信息。
- 一个外围类中可以有多个内部类，它们可以以不同方式实现同一接口，或者继承同一类。
- 内部类对象的创建时机不与外围类对象的创建捆绑到一起。
- 内部类不存在可能引起混淆的“is-a”关系；它是独立的实体。
11.8.1 闭包与回调
**闭包（closure）**是一个可调用的对象，它保留了自它被创建时所在的作用域的信息
**回调（callback）**Java中的指针机制，通过回调可以给其他对象提供一段信息，以支持它在之后的某个时间点调用会原始的对象中
// Very simple to just implement the interface:
// 只实现这个接口非常简单
class Callee1 implements Incrementable {
private int i = 0;
@Override public void increment() {
i++;
System.out.println(i);
}
}
class MyIncrement {
public void increment() {
System.out.println("Other operation");
}
static void f(MyIncrement mi) { mi.increment(); }
}
// If your class must implement increment() in
// some other way, you must use an inner class:
//如果我们的类必须以其他某种方式实现increment()，则必须使用内部类：
class Callee2 extends MyIncrement {
private int i = 0;
@Override public void increment() {
super.increment();
i++;
System.out.println(i);
}
private class Closure implements Incrementable {
//留个指回Callee2的钩子
@Override public void increment() {
// Specify outer-class method, otherwise
// you'll get an infinite recursion:
//调用外围类方法，否则会无限递归下去（跳出递归）
Callee2.this.increment();
}
}
Incrementable getCallbackReference() {
return new Closure();
}
}
class Caller {
private Incrementable callbackReference;
Caller(Incrementable cbh) {
callbackReference = cbh;
}
void go() { callbackReference.increment(); }
}
public class Callbacks {
public static void main(String[] args) {
Callee1 c1 = new Callee1();
Callee2 c2 = new Callee2();
MyIncrement.f(c2);
Caller caller1 = new Caller(c1);
Caller caller2 =
new Caller(c2.getCallbackReference());
caller1.go();
caller1.go();
caller2.go();
caller2.go();
}
}
/* Output:
Other operation
1
1
2
Other operation
2
Other operation
3
*/
通过使用内部类来提供单独的实现，满足更多的需求。
当创建内部类时，并没有增加或修改外围类的接口。
参考《OnJava》Visit http://OnJava8.com for more book information.
posted on 2022-06-23 15:54 JavaCoderPan 阅读(20) 评论(0) 编辑 收藏 举报 来源
