关于Java内部类的“内部”

内部类有两种情况:

(1) 在类中定义一个类(私有内部类,静态内部类)

(2) 在方法中定义一个类(局部内部类,匿名内部类)

1、私有内部类 —— 在方法之间定义的内部类,非静态

我们首先看看类中内部类的两个特点:

(1) 在外部类的作用范围内可以任意创建内部类对象,即使内部类是私有的(私有内部类)。即内部类对包围它的外部类可见。

//代码1:内部类对外部类可见
class Outer{
    //创建私有内部类对象
    public Inner in=new Inner();
    //私有内部类
    private class Inner{
          ...
    }
}

(2) 在内部类中可以访问其外部类的所有域,即使是私有域。即外部类对内部类可见。

//代码2:外部类对内部类可见
class Outer{
      //外部类私有数据域
      private int data=0;
      //内部类
      class Inner{
          void print(){
                //内部类访问外部私有数据域
                System.out.println(data);
          }
      }
}

问题来了:上面两个特点到底如何办到的呢?内部类的"内部"到底发生了什么?

其实,内部类是Java编译器一手操办的。虚拟机并不知道内部类与常规类有什么不同。  编译器是如何瞒住虚拟机的呢?

对内部类进行编译后发现有两个class文件:Outer.class  和Outer$Inner.class  。这说明内部类Inner仍然被编译成一个独立的类(Outer$Inner.class),而不是Outer类的某一个域。  虚拟机运行的时候,也是把Inner作为一种常规类来处理的。

但问题来了,即然是两个常规类,为什么他们之间可以互相访问私有域那(最开始提到的两个内部类特点)?这就要问问编译器到底把这两个类编译成什么东西了。

我们利用reflect反射机制来探查了一下内部类编译后的情况(关于探查类内部机制的代码提供在下面的附件里Reflect.java)。

(1)、编译代码1生成 Outer$Inner.class 文件后使用 ReflectUtil.reflect("Outer$Inner") 对内部类Inner进行反射。运行结果 发现了三个隐含的成分:

反编译代码

//反编译1
class Outer$Inner
{
        Outer$Inner(Outer,Outer$Inner);  //包可见构造器
        private Outer$Inner(Outer);  //私有构造器将设置this$0域
        final Outer this$0;  //外部类实例域this$0
}

好了,现在我们可以解释上面的第一个内部类特点了: 为什么外部类可以创建内部类的对象?并且内部类能够方便的引用到外部类对象?

首先编译器将外、内部类编译后放在同一个包中。在内部类中附加一个包可见构造器。这样, 虚拟机运行Outer类中Inner in=new Inner(); 实际上调用的是包可见构造: new    Outer$Inner(this,null)。因此即使是private内部类,也会通过隐含的包可见构造器成功的获得私有内部类的构造权限。

再者,Outer$Inner类中有一个指向外部类Outer的引用this$0,那么通过这个引用就可以方便的得到外部类对象中可见成员。但是Outer类中的private成员是如何访问到的呢?这就要看看下面Outer.class文件中的秘密了。

(2)、编译代码2生成 Outer.class文件,然后使用 ReflectUtil.reflect("Outer") 对外部类Outer进行反射 。 运行结果 发现一个隐含成分如下:

反编译代码

//反编译2
class Outer
{
          static int access$0(Outer);  //静态方法,返回值是外部类私有域 data 的值。
}

现在可以解释第二个特点了:为什么内部类可以引用外部类的私有域?

原因的关键就在编译器在外围类中添加了静态方法access$0。 它将返回值作为参数传递给他的对象域data。这样内部类Inner中的打印语句:

System.out.println(data);

实际上运行的时候调用的是:

S ystem.out.println(this$0.access$0(Outer));

总结一下编译器对类中内部类做的手脚吧:

(1)  在内部类中偷偷摸摸的创建了包可见构造器,从而使外部类获得了创建权限。

(2)  在外部类中偷偷摸摸的创建了访问私有变量的静态方法,从而  使  内部类获得了访问权限。

这样,类中定义的内部类无论私有,公有,静态都可以被包围它的外部类所访问。

2、静态内部类  ——  在方法间定义的内部类,静态

内部类也有静态的区别,这就是静态内部类,我们来看看代码:

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