Java 编程思想（二）内部类和闭包

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转载：《Java编程思想》学习笔记3——内部类

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内部类是指在一个外部类的内部再定义一个类。类名不需要和文件夹相同。内部类可以是静态static的，也可用public，default，protected和private修饰。（而外部顶级类即类名和文件名相同的只能使用public和default）。

1. 成员内部类

成员内部类，就是作为外部类的成员，可以直接使用外部类的所有成员和方法，即使是private的。同时外部类要访问内部类的所有成员变量/方法，则需要通过内部类的对象来获取。

要注意的是，成员内部类不能含有static的变量和方法。因为成员内部类需要先创建了外部类，才能创建它自己的，了解这一点，就可以明白更多事情，在此省略更多的细节了。

在成员内部类要引用外部类对象时，使用outer.this来表示外部类对象；

而需要创建内部类对象，可以使用outer.inner obj = outerobj.new inner();

2. 局部内部类

局部内部类，是指内部类定义在方法和作用域内。Thinking in Java给了这么两个例子：

定义在方法内：

public class Parcel4 { 
    public Destination destination(String s) { 
        class PDestination implements Destination { 
            private String label; 
 
            private PDestination(String whereTo) { 
                label = whereTo; 
            } 
 
            public String readLabel() { 
                return label; 
            } 
        } 
        return new PDestination(s); 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        Parcel4 p = new Parcel4(); 
        Destination d = p.destination("Tasmania"); 
    } 
}

定义在作用域里：

public class Parcel5 { 
    private void internalTracking(boolean b) { 
        if (b) { 
            class TrackingSlip { 
                private String id; 
                TrackingSlip(String s) { 
                    id = s; 
                } 
                String getSlip() { 
                    return id; 
                } 
            } 
            TrackingSlip ts = new TrackingSlip("slip"); 
            String s = ts.getSlip(); 
        } 
    } 
 
    public void track() { 
        internalTracking(true); 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        Parcel5 p = new Parcel5(); 
        p.track(); 
    } 
}

局部内部类也像别的类一样进行编译，但只是作用域不同而已，只在该方法或条件的作用域内才能使用，退出这些作用域后无法引用的。

3. 嵌套内部类

嵌套内部类，就是修饰为static的内部类。声明为static的内部类，不需要内部类对象和外部类对象之间的联系，就是说我们可以直接引用outer.inner，即不需要创建外部类，也不需要创建内部类。

嵌套类和普通的内部类还有一个区别：普通内部类不能有static数据和static属性，也不能包含嵌套类，但嵌套类可以。而嵌套类不能声明为private，一般声明为public，方便调用。

public class StaticTest {   
    private static String name = "javaJohn";　          
　　private String id = "X001";  
　　static class Person{  
　　　　private String address = "swjtu,chenDu,China";  
　　　　public String mail = "josserchai@yahoo.com";//内部类公有成员  
　　　　public void display(){  
　　　　　　//System.out.println(id);//不能直接访问外部类的非静态成员  
　　　　　　System.out.println(name);//只能直接访问外部类的静态成员  
　　　　　　System.out.println("Inner "+address);//访问本内部类成员。  
　　　　}  
　　}  
  
　　public void printInfo(){  
　　　　Person person = new Person();  
　　　　person.display();  
　　　　//System.out.println(mail);//不可访问  
　　　　//System.out.println(address);//不可访问  
　　　　System.out.println(person.address);//可以访问内部类的私有成员  
　　　　System.out.println(person.mail);//可以访问内部类的公有成员  
  
　　}  
　　public static void main(String[] args) {  
　　StaticTest staticTest = new StaticTest();  
　　staticTest.printInfo();  
}  
}

4. 匿名内部类

有时候为了免去给内部类命名，便倾向于使用匿名内部类，因为它没有名字。例如：

((Button) findViewById(R.id.start)).setOnClickListener(new Button.OnClickListener() { 
    @Override 
    public void onClick(View v) { 
        new Thread() { 
 
            @Override 
            public void run() { 
                // TODO Auto-generated method stub 
            } 
 
        }.start(); 
    } 
});

匿名内部类是不能加访问修饰符的。要注意的是，new 匿名类，这个类是要先定义的，看下面例子：

public class Outer { 
    public static void main(String[] args) { 
        Outer outer = new Outer(); 
        Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz"); 
        System.out.println(inner.getName()); 
    } 
 
    public Inner getInner(final String name, String city) { 
        return new Inner() { 
            private String nameStr = name; 
 
            public String getName() { 
                return nameStr; 
            } 
        }; 
    } 
} 
 
//注释后，编译时提示类Inner找不到 
/* interface Inner { 
    String getName(); 
} */

同时在这个例子，留意外部类的方法的形参，当所在的方法的形参需要被内部类里面使用时，该形参必须为final。这里可以看到形参name已经定义为final了，而形参city 没有被使用则不用定义为final。为什么要定义为final呢？在网上找到本人比较如同的解释：

“这是一个编译器设计的问题，如果你了解java的编译原理的话很容易理解。

首先，内部类被编译的时候会生成一个单独的内部类的.class文件，这个文件并不与外部类在同一class文件中。

当外部类传的参数被内部类调用时，从java程序的角度来看是直接的调用例如：

public void dosome(final String a,final int b){  
  class Dosome{public void dosome(){System.out.println(a+b)}};  
  Dosome some=new Dosome();  
  some.dosome();  
}

从代码来看好像是那个内部类直接调用的a参数和b参数，但是实际上不是，在java编译器编译以后实际的操作代码是

class Outer$Dosome{  
  public Dosome(final String a,final int b){  
    this.Dosome$a=a;  
    this.Dosome$b=b;  
 }  
  public void dosome(){  
      System.out.println(this.Dosome$a+this.Dosome$b);  
  }  
}}

从以上代码看来，内部类并不是直接调用方法传进来的参数，而是内部类将传进来的参数通过自己的构造器备份到了自己的内部，自己内部的方法调用的实际是自己的属性而不是外部类方法的参数。

这样理解就很容易得出为什么要用final了，因为两者从外表看起来是同一个东西，实际上却不是这样，如果内部类改掉了这些参数的值也不可能影响到原参数，然而这样却失去了参数的一致性，因为从编程人员的角度来看他们是同一个东西，如果编程人员在程序设计的时候在内部类中改掉参数的值，但是外部调用的时候又发现值其实没有被改掉，这就让人非常的难以理解和接受，为了避免这种尴尬的问题存在，所以编译器设计人员把内部类能够使用的参数设定为必须是final来规避这种莫名其妙错误的存在。”

(简单理解就是，拷贝引用，为了避免引用值发生改变，例如被外部类的方法修改等，而导致内部类得到的值不一致，于是用final来让该引用不可改变)

因为匿名内部类，没名字，是用默认的构造函数的，无参数的，那如果需要参数呢？则需要该类有带参数的构造函数：

public class Outer { 
    public static void main(String[] args) { 
        Outer outer = new Outer(); 
        Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz"); 
        System.out.println(inner.getName()); 
    } 
 
    public Inner getInner(final String name, String city) { 
        return new Inner(name, city) { 
            private String nameStr = name; 
 
            public String getName() { 
                return nameStr; 
            } 
        }; 
    } 
} 
 
abstract class Inner { 
    Inner(String name, String city) { 
        System.out.println(city); 
    } 
 
    abstract String getName(); 
}

注意这里的形参city，由于它没有被匿名内部类直接使用，而是被抽象类Inner的构造函数所使用，所以不必定义为final。
而匿名内部类通过实例初始化，可以达到类似构造器的效果：

public class Outer { 
    public static void main(String[] args) { 
        Outer outer = new Outer(); 
        Inner inner = outer.getInner("Inner", "gz"); 
        System.out.println(inner.getName()); 
        System.out.println(inner.getProvince()); 
    } 
 
    public Inner getInner(final String name, final String city) { 
        return new Inner() { 
            private String nameStr = name; 
            private String province; 
 
            // 实例初始化 
            { 
                if (city.equals("gz")) { 
                    province = "gd"; 
                }else { 
                    province = ""; 
                } 
            } 
 
            public String getName() { 
                return nameStr; 
            } 
 
            public String getProvince() { 
                return province; 
            } 
        }; 
    } 
} 
 
interface Inner { 
    String getName(); 
    String getProvince(); 
}

5.内部类的继承

内部类的继承，是指内部类被继承，普通类 extents 内部类。而这时候代码上要有点特别处理，具体看以下例子：

public class InheritInner extends WithInner.Inner { 
 
    // InheritInner() 是不能通过编译的，一定要加上形参 
    InheritInner(WithInner wi) { 
        wi.super(); 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        WithInner wi = new WithInner(); 
        InheritInner obj = new InheritInner(wi); 
    } 
} 
 
class WithInner { 
    class Inner { 
 
    } 
}

可以看到子类的构造函数里面要使用父类的外部类对象.super();而这个对象需要从外面创建并传给形参。

6. Java闭包

闭包是一个可调用的对象，它记录了一些信息，这些信息来自于创建它的作用域。Java中不支持闭包，但是java的内部类可以看作是对闭包的一种解决方案，因为外部类的所有元素对于普通的内部类来说都是可见的，并且内部类还包含一个指向外部类的对象引用，因此在作用域内，内部类有权操作外部类的所有成员包括private成员。

让内部类实现通用接口，然后将内部类对象向上转型为接口类型，即可将内部类中的成员带出到类外使用而形成闭包。内部类+接口就是Java最常用的闭包实现办法。如下是一个简单实现。

public class Milk {
	public final static String name = "纯牛奶";//名称
	private static int num = 16;//数量
	public Milk(){
		System.out.println(name+"：16/每箱");
	}

	/**
	 * 闭包
	 * @return 返回一个喝牛奶的动作
	 */
	public Active HaveMeals(){
		return new Active(){
			public void drink(){
				if(num == 0){
					System.out.println("木有了，都被你丫喝完了.");
					return;
				}
				num--;
				System.out.println("喝掉一瓶牛奶");
			}
		};
	}
	
	/**
	 * 获取剩余数量
	 */
	public void currentNum(){
		System.out.println(name+"剩余："+num);
	}
}

/**
 * 通用接口
 */
interface Active{
	void drink();
}

上述测试代码如下：

public class Person {  
    public static void main(String[] args) {  
        //买一箱牛奶  
        Milk m = new Milk();  
        Active haveMeals = m.HaveMeals();  
        //没事喝一瓶  
        haveMeals.drink();  
        //有事喝一瓶  
        haveMeals.drink();  
        //看看还剩多少？  
        m.currentNum();  
    }  
}

运行结果

纯牛奶：16/每箱  
喝掉一瓶牛奶  
喝掉一瓶牛奶  
纯牛奶剩余：14

上述例子中，通过调用Active的方法实现对Milk私有变量num进行修改。

有时候觉得直接使用set方法也可以直接修改private变量，但是从现实生活中来说让人去执行喝牛奶的动作比牛奶自己动手喝来的合理一些。