巢狀類

Java程式語言允許你在另一個類中定義類，這樣的類稱為巢狀類，如下所示：

class OuterClass {
    ...
    class NestedClass {
        ...
    }
}

術語：巢狀類分為兩類：靜態和非靜態，宣告為static的巢狀類稱為靜態巢狀類，非靜態巢狀類稱為內部類。

class OuterClass {
    ...
    static class StaticNestedClass {
        ...
    }
    class InnerClass {
        ...
    }
}

巢狀類是其封閉類的成員，非靜態巢狀類（內部類）可以訪問封閉類的其他成員，即使它們被宣告為private

為什麼使用巢狀類？

使用巢狀類的令人信服的理由包括：

• 這是一種邏輯分組僅在一個地方使用的類的方法：如果一個類只對另一個類有用，那麼將它嵌入該類並將兩者保持在一起是合乎邏輯的，巢狀這樣的“幫助類”使得它們的包更加簡化。
• 它增加了封裝：考慮兩個頂級類A和B，其中B需要訪問A的成員，否則這些成員將被宣告為private，通過將類B隱藏在類A中，可以將A的成員宣告為私有，並且B可以訪問它們，另外，B本身也可以不被外界發現。
• 它可以使程式碼更具可讀性和可維護性：在頂級類中巢狀小類會使程式碼更接近於使用它的位置。

靜態巢狀類

與類方法和變數一樣，靜態巢狀類與其外部類相關聯，和靜態類方法一樣，靜態巢狀類不能直接引用其封閉類中定義的例項變數或方法：它只能通過物件引用來使用它們。

注意：靜態巢狀類與其外部類（和其他類）的例項成員互動，就像任何其他頂級類一樣，實際上，靜態巢狀類在行為上是一個頂級類，它已巢狀在另一個頂級類中以方便打包。

使用封閉的類名訪問靜態巢狀類：

OuterClass.StaticNestedClass

例如，要為靜態巢狀類建立物件，請使用以下語法：

OuterClass.StaticNestedClass nestedObject =
     new OuterClass.StaticNestedClass();
 

內部類

與例項方法和變數一樣，內部類與其封閉類的例項相關聯，並且可以直接訪問該物件的方法和欄位，此外，由於內部類與例項相關聯，因此本身無法定義任何靜態成員。

作為內部類的例項的物件存在於外部類的例項中，考慮以下類：

class OuterClass {
    ...
    class InnerClass {
        ...
    }
}

InnerClass的例項只能存在於OuterClass的例項中，並且可以直接訪問其封閉例項的方法和欄位。

要例項化內部類，必須首先例項化外部類，然後，使用以下語法在外部物件中建立內部物件：

OuterClass.InnerClass innerObject = outerObject.new InnerClass();

有兩種特殊的內部類：區域性類和匿名類。

遮蔽

如果特定範圍（例如內部類或方法定義）中的型別宣告（例如成員變數或引數名稱）與封閉範圍中的另一個宣告具有相同的名稱，然後宣告會影響封閉範圍的宣告，你不能僅通過其名稱引用遮蔽的宣告，以下示例ShadowTest演示了這一點：

public class ShadowTest {

    public int x = 0;

    class FirstLevel {

        public int x = 1;

        void methodInFirstLevel(int x) {
            System.out.println("x = " + x);
            System.out.println("this.x = " + this.x);
            System.out.println("ShadowTest.this.x = " + ShadowTest.this.x);
        }
    }

    public static void main(String... args) {
        ShadowTest st = new ShadowTest();
        ShadowTest.FirstLevel fl = st.new FirstLevel();
        fl.methodInFirstLevel(23);
    }
}

以下是此示例的輸出：

x = 23
this.x = 1
ShadowTest.this.x = 0

此示例定義了三個名為x的變數：ShadowTest類的成員變數、內部類FirstLevel的成員變數、以及方法methodInFirstLevel中的引數。變數x定義為方法methodInFirstLevel的引數遮蔽內部類FirstLevel的變數，因此，當你在方法methodInFirstLevel中使用變數x時，它引用方法引數，要引用內部類FirstLevel的成員變數，請使用關鍵字this來表示封閉範圍：

System.out.println("this.x = " + this.x);

引用成員變數，這些成員變數根據所屬的類名包含更大的作用域，例如，以下語句從方法methodInFirstLevel訪問類ShadowTest的成員變數：

System.out.println("ShadowTest.this.x = " + ShadowTest.this.x);

序列化

強烈建議不要對內部類（包括區域性類和匿名類）進行序列化，當Java編譯器編譯某些構造（如內部類）時，它會建立合成構造，這些是類、方法、欄位和其他在原始碼中沒有相應構造的構造。合成構造使Java編譯器能夠在不更改JVM的情況下實現新的Java語言功能，但是，合成構造可以在不同的Java編譯器實現之間變化，這意味著.class檔案也可以在不同的實現之間變化。因此，如果序列化內部類，然後使用其他JRE實現反序列化，則可能存在相容性問題，有關在編譯內部類時生成的合成構造的更多資訊，請參閱獲取方法引數名稱一節中的隱式和合成引數部分。

內部類示例

要看內部類的使用，首先要考慮一個數組，在下面的示例中，你將建立一個數組，用整數值填充它，然後僅按升序輸出陣列的偶數索引值。

下面的DataStructure.java示例包括：

• DataStructure外部類，它包含一個建構函式，用於建立DataStructure的例項，該例項包含一個數組，該陣列填充了連續的整數值（0、1、2、3等等），以及一個方法，該方法列印具有偶數索引值的陣列元素。
• EvenIterator內部類，它實現了DataStructureIterator介面，擴充套件了Iterator< Integer>介面，迭代器用於逐步執行資料結構，通常有方法來測試最後一個元素，檢索當前元素，然後移動到下一個元素。
• 例項化DataStructure物件（ds）的main方法，然後呼叫printEven方法來列印具有偶數索引值的陣列arrayOfInts的元素。

public class DataStructure {
    
    // Create an array
    private final static int SIZE = 15;
    private int[] arrayOfInts = new int[SIZE];
    
    public DataStructure() {
        // fill the array with ascending integer values
        for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
            arrayOfInts[i] = i;
        }
    }
    
    public void printEven() {
        
        // Print out values of even indices of the array
        DataStructureIterator iterator = this.new EvenIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.print(iterator.next() + " ");
        }
        System.out.println();
    }
    
    interface DataStructureIterator extends java.util.Iterator<Integer> { } 

    // Inner class implements the DataStructureIterator interface,
    // which extends the Iterator<Integer> interface
    
    private class EvenIterator implements DataStructureIterator {
        
        // Start stepping through the array from the beginning
        private int nextIndex = 0;
        
        public boolean hasNext() {
            
            // Check if the current element is the last in the array
            return (nextIndex <= SIZE - 1);
        }        
        
        public Integer next() {
            
            // Record a value of an even index of the array
            Integer retValue = Integer.valueOf(arrayOfInts[nextIndex]);
            
            // Get the next even element
            nextIndex += 2;
            return retValue;
        }
    }
    
    public static void main(String s[]) {
        
        // Fill the array with integer values and print out only
        // values of even indices
        DataStructure ds = new DataStructure();
        ds.printEven();
    }
}

輸出是：

0 2 4 6 8 10 12 14

請注意，EvenIterator類直接引用DataStructure物件的arrayOfInts例項變數。

你可以使用內部類來實現輔助類，例如本示例中所示的類，要處理使用者介面事件，你必須知道如何使用內部類，因為事件處理機制會廣泛使用它們。

區域性和匿名類

還有兩種型別的內部類，你可以在方法體內宣告內部類，這些類稱為區域性類，你還可以在方法體內宣告內部類，而無需命名該類，這些類稱為匿名類。

修飾符

你可以對用於外部類的其他成員的內部類使用相同的修飾符，例如，你可以使用訪問修飾符private、public和protected來限制對內部類的訪問，就像你使用它們來限制對其他類成員的訪問一樣。