Java中内部类到底有什么用?


java中内部类种类较多,语法比较复杂,用法也不尽相同。 概括下来,可以分类为以下五种内部类。

  1. 内部类
  2. 嵌套内部类
  3. 局部内部类
  4. 接口内部类
  5. 匿名内部类

本篇文章只对实际项目开发中用的较多的,普通内部类与匿名内部类做一定介绍。其他三种若有兴趣请自行通过谷歌或书籍进行了解。

内部类

首先通过一个简单的小示例,来看看内部类的语法吧。

import java.util.HashMap;

public class Parcell {

    private HashMap<String, String> testMap = new HashMap<String, String>();

    class Contents {
        // 返回一个外部类的引用.
        public Parcell ParcellRef = Parcell.this;
    }

    class Destination {
        public void putSomethingInMap() {
            testMap.put("hello", "world");
            System.out.println(testMap.get("hello"));
        }

    }

    public Destination to() {
        return new Destination();
    }

    public Contents contents() {
        return new Contents();
    }

    public void ship(String dest) {
        Contents c = new Contents();
        Destination d = new Destination();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Parcell p = new Parcell();
        Parcell.Contents c = p.contents();
        Parcell.Destination d = p.to();
        d.putSomethingInMap();
        Parcell.Contents c1 = p.new Contents();
    }

}

内部类的语法和相信大家都很熟悉。 在这里我再自作主张的为大家概括一下

  1. 普通内部类持有一个指向外部类的引用。要创建普通内部类,一定要先创建外部类。
  2. 普通内部类就像人体的心脏一样,能够随意访问外部类的任意成员变量。
  3. 在内部类中可以通过“外部类类名.this”的方式返回一个指向外部类实例的引用.如Parcell.this
  4. 在外部类的static方法中若要创建内部类对象,则需要通过“外部类类名.new XXX()”的方式来创建。
  5. 普通内部类中不能拥有静态成员变量。静态内部类中可以拥有静态成员变量。也可以拥有非静态成员变量。但是静态内部类不能访问外部类中非静态的成员变量。而普通内部类可以访问外部类的静态成员变量。

为什么static方法中需要p.new XXX()的方式而非static方法中我们直接new 内部类名 就可以创建一个对象了呢? 如果你有这样的疑问请再看看第一条,一定可以想明白的。

普通内部类的语法大致就是这样了。 那么,回到我们主题。

内部类到底有什么用?我们在实际项目中,应该如何使用内部类呢? 内部类的用处或者说用法,归根结底,主要就是一点: : “内部类,主要是设计出来用来解决java中所‘缺少’的,多重继承的概念的。”

什么?难道java不是靠接口来实现多重继承的吗?我认为,这种说法对,也不对。下面我们来看这样一个例子。

你正在参与一项代号X的星际飞船项目。 宇航局的人希望飞船上的综合机器人能够完成两个工作。一是作为向导,能够供人们查阅信息。二是作为修理机器人,完成一些简单的飞船日常维护工作。 作为软件工程师,你被要求编写一段代码来实现这两个功能。

好消息是,向导部分的功能与飞船修理维护的功能,已经由你的同事们完成了!太好了,我只需要调用他们提供给我们的接口就大功告成了! 坏消息是,同事们编写的向导功能与飞船修理功能的接口,竟然都叫做work! 这可伤脑筋了,应该怎么办呢?

public class Guider {

    public void work(String name) {
        System.out.println("欢迎光临" + name + ",请查阅飞船信息");
    }

}

-------------------------------------------------------------------

public class Repairer {

    public void work (String name) {
        System.out.println("你好" + name + ",开始准备对飞船进行维护.");
    }

}

-------------------------------------------------------------------

public class SpacecraftRobot extends Guider {


    public void doGuidWork(String name) { 
        // 调用guider的work方法
        work(name);
    }

    public void doRepairWork(String name) {
        // 返回内部类引用,调用内部类实例的work方法。
        new repairerRobot().doRepairWork(name);
    }

    public class repairerRobot extends Repairer {

        public void doRepairWork(String name) {
            work(name);
        }
    }
}

太棒了。通过使用内部类与“多重继承”,我们实现了这个功能。现在这个综合机器人能够正常工作了!

对于用户来说,只需要走到机器人面前,告诉机器人你想要doGuidWork还是doRepairWork,它就能够帮你干活儿了。内部类的代码对用户,对外界彻底隐藏了起来,用户唯一能够获得的信息就是这两个方法而已。

匿名内部类

综合机器人原型机试做成功后,新的工作来了! 我们需要对原型机进行量产。以满足每艘星际飞船的需要。 现在我们要编写一间生产综合机器人的工厂。每当我们访问一次工厂,就能够从工厂中提取出一台崭新的综合机器人。聪明的你想到了用工厂设计模式来解决这个问题!但是由于有了内部类,所以我们的工厂,稍稍显得有点不同

// 机器人工厂接口。通过getSpaceCraftRobot方法对外提供机器人
public interface SpaceCraftRobotFactory {
    SpacecraftRobot getSpaceCraftRobot();
}

-------------------------------------------------------------------


public class ProduceSpaceCraftRobot {
    // 再也不用显示的创建工厂类的对象了!
    private ProduceSpaceCraftRobot() {

    }
    // 通过匿名内部类,创建工厂对象!将工厂封装到了内部。不对外界暴露
    public static SpaceCraftRobotFactory produceRobot = new SpaceCraftRobotFactory () {
        public SpacecraftRobot getSpaceCraftRobot() {
            return new SpacecraftRobot();
        }
    };

}

-------------------------------------------------------------------

// 客户
public class Consumer {

    public static void main(String[] args) {
        // 客户来提取机器人了.
        SpacecraftRobot x1 = ProduceSpaceCraftRobot.produceRobot.getSpaceCraftRobot();
        x1.doGuidWork("lch");
        x1.doRepairWork("lch");
    }

}

通过创建匿名内部类,我们使传统的工厂设计模式优雅了许多!再也不用在外部编写new xxxFactory()这样丑陋,多余的代码了。 现在的工厂被匿名内部类隐藏了起来。客户只需要关心有没有拿到称心如意的机器人。不应该,不需要关心工厂的名字,也不需要知道工厂是干嘛的。

真棒,你顺利完成了宇航局交给你的任务。 恭喜你,你是这个星球的英雄。

Java中的闭包,闭包与内部类的关系

作为一个程序员,即使你从来没有使用过,你也应该听说过闭包与回调。 要从java,特别是j2ee的方向入手去讲解闭包与回调,会比较困难。 所以我们首先从python来入手,来了解闭包与回调到底是什么。

python是一门优秀的解释性语言。你应该掌握他。

下面我们来看一看,标准的回调,在Python中是什么样子的。

#定义一个返回sum函数的名叫base_sum函数的函数
def base_sum(a,b):
    #在base_sum中定义一个sum()函数用来计算base_sum(a,b)的形参之合
    def sum():
        #返回a+b的值
        return a + b
    #返回定义的sum函数
    return sum
#调用base_sum返回函数sum(),可以理解为返回了一个函数指针
return_method = base_sum(1,2)
#打印出返回的函数对象
print(return_method)
#通过指针回调函数对象,返回a与b的合
print(return_method())

----------
<function base_sum.<locals>.sum at 0x1018f3c80>
3

对于java程序员来说,在一个函数中定义另外一个函数也许会比较烧脑。 你可以试着这样去理解他: “首先你需要了解的是,函数也需要占据内存空间,所以函数在内存中也是有地址的。在c语言中,函数名就代表这个函数的地址。 如果你有过c语言的编程经验,你就应该知道在一个函数中,返回一个指针是一件很容易的事情。 所以,对于以上这段python代码,你可以尝试把它理解为: base_sum()函数中定义了一个指向sum()函数的指针,并且这个指针作为base_sum()的返回值。”

好了,现在我们根据上面的例子,来“定义一下闭包”。 : 调用外部函数,返回一个持有外部函数变量,参数引用的内部函数对象的程序结构,我们就称它为“闭包”。

遗憾的是,java中没有为我们显示的提供指针供我们操作,也没有提供类似python,javascrpit中的函数定义的语法,那么我们应该如何实现闭包呢? 不妨还是通过综合机器人来解答这个疑问吧。这一次,让我们稍稍修改一下综合机器人的代码如下:

public class SpacecraftRobot extends Guider {
    // 外部类的成员变量
    private String name;

    public SpacecraftRobot(String name) {
        this.name = name;
    }

    public class repairerRobot extends Repairer {

        public void doRepairWork() {
            // 内部类持有外部类的引用,访问外部类的成员变量name。
            work(name);
        }
    }

    public void doGuidWork() { 
        // 调用guider的work方法
        work(name);
    }

    public void doRepairWork() {
        // 返回一个持有外部类变量引用的内部类的对象,然后调用这个对象,实现具体的业务逻辑.
        new repairerRobot().doRepairWork();
    }
}

通过对java内部类的合理利用,我们“模拟”出了一个闭包的程序结构。 该程序通过调用外部类对象,从而返回了一个持有外部类对象变量引用的内部类对象。当我们再次调用内部类对象的某个方法时,我们实现了具体的业务逻辑。

总结

  1. 内部类通常用来解决“多重继承”的问题。
  2. 当你希望隐藏一个类的实现,减少工程中.java文件数量,或者这个类不想被扩展时,你可以通过匿名内部类来创建一个类的对象。
  3. java虽然无法直接在语法层面上支持闭包,但是可以通过内部类来模拟一个闭包的程序结构。

Copyright 2017/08/15 by Chuck Lin

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