Effective Java笔记（24）静态成员类优于非静态成员类

        嵌套类（ nested class ）是指定义在另一个类的内部的类 。 嵌套类存在的目的应该只是为它的外围类（enclosing class ）提供服务 。 如果嵌套类将来可能会用于其他的某个环境中，它就应该是顶层类（ top-level class ） 。 嵌套类有四种： 静态成员类（ static member class ）、非静态成员类（ nonstatic member class ）、匿名类（ anonymous class ）和局部类（ local class ）。 除了第一种之外，其他三种都称为内部类（ inner class ） 。 本条目将告诉你什么时候应该使用哪种嵌套类，以及这样做的原因 。

        静态成员类是最简单的一种嵌套类 。 最好把它看作是普通的类，只是碰巧被声明在另一个类的内部而己，它可以访问外围类的所有成员，包括那些声明为私有的成员 。 静态成员类是外围类的一个静态成员，与其他的静态成员 一样，也遵守同样的可访问性规则 。 如果它被声明为私有的，它就只能在外围类的内部才可以被访问，等等 。

        静态成员类的一种常见用法是作为公有的辅助类，只有与它的外部类一起使用才有意义 。 例如，以枚举为例，它描述了计算器支持的各种操作 。Operation 枚举应该是 Calculator 类的公有静态成员类，之后 Calculator 类的客户端就可以用诸如 Calculator.Operation.PLUS 和Calculator.Operation.MINUS 这样的名称来引用这些操作 。

        从语法上讲，静态成员类和非静态成员类之间唯一的区别是，静态成员类的声明中包含修饰符 static 。 尽管它们的语法非常相似，但是这两种嵌套类有很大的不同 。 非静态成员类的每个实例都隐含地与外围类的一个外围实例相关联 。 在非静态成员类的实例方法内部，可以调用外围实例上的方法，或者利用修饰过的 this ( qualified this ）构造获得外围实例的引用。如果嵌套类的实例可以在它外围类的实例之外独立存在，这个嵌套类就必须是静态成员类：在没有外围实例的情况下，要想创建非静态成员类的实例是不可能的 。

        当非静态成员类的实例被创建的时候，它和外围实例之间的关联关系也随之被建立起来；而且，这种关联关系以后不能被修改 。 通常情况下，当在外围类的某个实例方法的内部调用非静态成员类的构造器时，这种关联关系被自动建立起来 。 使用表达式 enclosing ­Instance.new MemberClass(args）来手工建立这种关联关系也是有可能的，但是很少使用 。 正如你所预料的那样，这种关联关系需要消耗非静态成员类实例的空间，并且会增加构造的时间开销 。

        非静态成员类的一种常见用法是定义一个 Adapter ， 它允许外部类的实例被看作是另一个不相关的类的实例 。 例如，Map 接口的实现往往使用非静态成员类来实现它们的集合视图（ collection view）这些集合视图是由 Map 的 keySet、entrySet 和 values方法返回的 。 同样地，诸如 Set 和 List 这种集合接口的实现往往也使用非静态成员类来实现它们的迭代器（ iterator)：

public class MySet<E> extends AbstractSet<E> {
    @Override 
    public Iterator<E> iterator( {
        return new MyIterator();
    }
    private class MyIterator implements Iterator<E> {
        // .....
    }
}

        如果声明成员类不要求访问外围实例，就要始终把修饰符 static 放在它的声明中， 使它成为静态成员类，而不是非静态成员类 。 如果省略了 static 修饰符，则每个实例都将包含一个额外的指向外围对象的引用 。 如前所述，保存这份引用要消耗时间和空间，并且会导致外围实例在符合垃圾回收时却仍然得以保留 。 由此造成的内存泄漏可能是灾难性的 。 但是常常难以发现，因为这个引用是不可见的 。

        私有静态成员类的一种常见用法是代表外围类所代表的对象的组件 。以 Map 实例为例，它把键（ key ）和值（ value ）关联起来 。 许多 Map 实现的内部都有一个 Entry 对象，对应于 Map 中的每个键一值对 。 虽然每个 entry 都与一个 Map 关联，但是entry 上的方法( getKey 、getValue 和 setValue ）并不需要访问该 Map 。因此，使用非静态成员类来表示 entry 是很浪费的：私有的静态成员类是最佳的选择 。 如果不小心漏掉了 entry 声明中的 static 修饰符，该 Map 仍然 可以工作，但是每个 entry 中将会包含一个指向该Map 的引用，这样就浪费了空间和时间 。

        如果相关的类是导出类的公有或受保护的成员， 毫无疑问，在静态和非静态、成员类之间做出正确的选择是非常重要的 。 在这种情况下，该成员类就是导出的 API 元素，在后续的发行版本中，如果不违反向后兼容性，就无法从非静态成员类变为静态成员类 。

        顾名思义，匿名类是没有名字的 。 它不是外围类的一个成员 。 它并不与其他的成员一起被声明，而是在使用的同时被声明和实例化 。 匿名类可以出现在代码中任何允许存在表达式的地方。 当且仅当匿名类出现在非静态的环境中时，它才有外围实例 。 但是即使它们出现在静态的环境中，也不可能拥有任何静态成员，而是拥有常数变量（ constant variable ），常数变量是 final基本型，或者被初始化成常量表达式的字符串域 。

        匿名类的运用受到诸多的限制 。 除了在它们被声明的时候之外，是无法将它们实例化的 。 不能执行 instanceof 测试或者做任何需要命名类的其他事情 。 无法声明一个匿名类来实现多个接口，或者扩展一个类，并同时扩展类和实现接口 。 除了从超类型中继承得到之外，匿名类的客户端无法调用任何成员 。 由于匿名类出现在表达式中，它们必须保持简短，否则会影响程序的可读性 。

        在 Java 中增加lambda之前，匿名类是动态地创建小型函数对象（ function object）和过程对象（ process Object）的最佳方式，但是现在会优先选择 lambda。匿名类的另一种常见用法是在静态工厂方法的内部。

        局部类是四种嵌套类中使用最少的类 。 在任何“可以声明局部变量”的地方，都可以声明局部类，并且局部类也遵守同样的作用域规则 。 局部类与其他三种嵌套类中的每一种都有一些共同的属性。 与成员类一样，局部类有名字，可以被重复使用 。 与匿名类一样，只有当局部类是在非静态环境中定义的时候，才有外围实例，它们也不能包含静态成员 。 与匿名类一样，它们必须非常简短，以便不会影响可读性 。

        总而言之，共有四种不同的嵌套类，每一种都有自己的用途。 如果一个嵌套类需要在单个方法之外仍然是可见的，或者它太长了，不适合放在方法内部，就应该使用成员类 。 如果成员类的每个实例都需要一个指向其外围实例的引用，就要把成员类做成非静态的；否则 ，就做成静态的。 假设这个嵌套类属于一个方法的内部，如果你只需要在一个地方创建实例， 并且已经有了一个预置的类型可以说明这个类的特征，就要把它做成匿名类；否则，就做成局部类。