Java面试 - 嵌套类整理总结

程序员熬夜.jpg

目录

  • 总结
  • 嵌套类分类
  • 静态内部类
      1. 重要的结论。
      1. 静态内部类中能声明哪些类，变量和方法？
      1. 继承方面
  • 内部类
    • 细分类
      1. 内部类中能声明哪些类，变量和方法？
      1. 内部类能访问外围类的哪些变量和方法？
      1. 内部类是怎样绑定外围对象？
      1. 继承方面
      1. 本地内部类
  • 嵌套接口

总结

嵌套类.png

嵌套类分类

  • 静态内部类（静态嵌套类/静态成员类/静态类）
  • 内部类（非静态嵌套类）
    • 内部成员类
    • 本地内部类
    • 匿名内部类
  • 嵌套接口

静态内部类

重要的结论：如果一个类被声明为static(即static修饰class)，只有一种情况，该类是静态内部类。

1. 静态内部类中能声明哪些类，变量和方法？

没有限制，可以声明各种类型的类，变量，方法和静态代码块，细分为：

  • 类：
    • 枚举类
    • 静态内部类
    • 内部类
    • 接口
  • 变量：
    • 静态变量
    • 实例变量
  • 方法：
    • 静态方法
    • 实例方法
  • 静态代码块

2. 静态内部类能访问外围类的哪些变量和方法？

静态内部类可以访问外围类的任何成员，包括外围类中声明为private的成员，分为：

  • 外围类的静态变量和方法(含私有)：直接访问
  • 外围类的实例变量和方法(含私有)：通过外围类的实例对象进行访问

静态内部类类似类的静态变量，不需要依赖外围类的实例对象而存在，可以看作是顶层类，可以直接通过外围类来访问。

3. 继承方面

在继承方面，静态内部类与外围类没什么分别，在访问权限允许的情况下：任何类都可以继承静态内部类，静态内部类也可以继承任何类(类没有声明为final)或实现任何接口。

public class OuterClass {
    // 静态变量
    final static boolean FLAG_VALUE = true;
    private static String name = "Outer Class";
    // 实例变量
    private int age;
    // 静态方法
    private static String getName() {
        return name;
    }
    // 实例方法
    private void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    // 静态内部类
    public static class StaticInner {
        // 声明静态变量
        final static int x = 1;
        static int y = 2;
        // 声明实例变量
        int a;
        // 声明静态代码块
        static { }
        // 声明枚举类
        enum InnerEnum { }
        // 声明静态内部类
        static class Inner2 { }
        // 声明接口
        interface Inner3 { }
        // 声明内部类
        class Inner4 { }
        // 声明静态方法
        static void OperateStatic() {            
            System.out.println("静态内部类直接访问外围类的静态变量：name = " + name + ", FLAG_VALUE = " + FLAG_VALUE);
            System.out.println("静态内部类直接访问外围类的静态方法：getName : " + getName());
            // 静态内部类不能直接访问外围类的实例变量和方法
            //age = 30;
            //setAge(30);
            // 通过声明外围类对象，访问外围类对象的实例变量和方法
            OuterClass outerClass = new OuterClass();
            outerClass.age = 30;
            outerClass.setAge(30);
        }
        // 声明实例方法
        void operate() {
            System.out.println("静态内部类直接访问外围类的静态变量：name = " + name + ", FLAG_VALUE = " + FLAG_VALUE);
            System.out.println("静态内部类直接访问外围类的静态方法：getName : " + getName());
            // 静态内部类不能直接访问外围类的实例变量和方法
            //age = 30;
            //setAge(30);
            // 通过声明外围类对象，访问外围类对象的实例变量和方法
            OuterClass outerClass = new OuterClass();
            outerClass.age = 30;
            outerClass.setAge(30);
        }
    }
}

内部类

1. 细分类

  • 内部成员类
  • 本地内部类（本地类/局部类）
  • 匿名内部类（匿名类）

2. 内部类中能声明哪些类，变量和方法？

内部类可以声明实例变量，实例方法，final类型的静态变量。
内部类不可以声明静态成员：包括静态变量，静态方法，静态内部类，嵌套接口，静态初始化块。
细分为：

  • 类：
    • 只能声明内部类
    • 不能声明枚举类，静态内部类，接口
  • 变量：
    • 只能声明实例变量，final类型静态变量
    • 不能声明静态变量
  • 方法：
    • 只能声明实例方法
    • 不能声明静态方法
  • 不能声明静态代码块

3. 内部类能访问外围类的哪些变量和方法？

没有限制，外围类的所有变量和方法(含私有)都可以直接访问。

public class OuterClass {
    // 静态变量
    final static boolean FLAG_VALUE = true;
    private static String name = "Outer Class";
    // 实例变量
    private int age;
    // 静态方法
    private static String getName() {
        return name;
    }
    // 实例方法
    private int getAge() {
        return age;
    }
    // 内部类
    public class Inner {
        // 内部类不能声明静态变量
        //private static String innerName = "Inner Class";
        // 内部类只能声明实例变量和final类型静态变量
        private int a;
        final static int x = 1;
        // 内部类不能声明静态代码块，枚举类，静态内部类，接口(枚举类型和接口类型总是静态的)
        //static { }
        //enum InnerEnum { }
        //static class Inner2 { }
        //interface Inner3 { }
        // 内部类声明内部类
        class Inner4 { }
        // 内部类不能声明静态方法
        //static void OperateStatic() { }
        // 内部类只能声明实例方法
        void operate() {
            System.out.println("内部类访问外围类的静态变量：name = " + name);
            System.out.println("内部类访问外围类的静态final变量：FLAG_VALUE = " + FLAG_VALUE);
            System.out.println("内部类访问外围类的实例变量：age = " + (age = 40));
            System.out.println("内部类访问外围类的静态方法：getName() = " + getName());
            System.out.println("内部类访问外围类的实例方法：getAge() = " + getAge());
        }
    }
}

4. 内部类是怎样绑定外围对象？

总结： 创建内部类对象(调用内部类的构造器)时，编译器会隐式地在内部类中声明一个final的外围类类型的成员变量，然后将外围类的对象，通过内部类的构造器传递给该final成员变量，用来将内部类对象绑定到外围类对象。

public class Outer {
    public class Inner {
        // 编译器自动隐式生成的外围类类型的成员变量
        final Outer this$0;
        // 通过内部类构造器将外围类的对象传递给this$0成员变量，实现内部类与外围类对象的绑定
        public Inner(Outer outer) {
            this$0 = outer;
            super();
        }
    }
}
创建内部类对象，如下：
Outer outer = new Outer();
Outer.Inner inner = outer.new Inner();
创建内部类对象时，系统会自动将外围类的对象(outer)作为参数传入内部类的构造器中，可认为是下面的方式：
Outer.Inner inner = outer.new Inner(outer);

5. 继承方面

在访问权限允许的情况下：内部类可以继承任何类，也可以由任何类继承。

问：那内部类与静态内部类在继承方面有什么区别呢？
答：内部类的对象总是要依赖于外部对象，因此一个类A继承了一个内部类，则类A也必须要与内部类的外围类对象相绑定，否则产生编译错误。

1.反例：产生编译错误
public class A extends Outer.Inner { }

class Outer {
    class Inner { }
}

2.错误原因：想要创建A类对象，即A a = new A(); 会调用A类构造器，A类继承内部类(Outer.Inner)，则会调用内部类的构造器，
这时没有有效的外围类对象，则无法实现内部类对象与外围类对象的绑定，产生编译错误。

3.修正
方法一：在A类构造器中传递一个外围类的引用，通过外围类对象来调用内部类的构造器，
就相当于将外围类的对象传递给了内部类的构造器，实现了内部类对象与外围类对象的绑定。
public class A extends Outer.Inner {
    public A(Outer outer) {
        outer.super();
    }
}
class Outer {
    class Inner { }
}
方法二：外部类继承外部类，内部类继承内部类
public class A extends Outer {
    class InnerA extends Outer.Inner { }
}
class Outer {
    class Inner { }
}
创建A类的内部类InnerA对象：
A a = new A();
A.InnerA innerA = a.new InnerA();
创建内部类A.InnerA对象时，需要绑定外围对象，a引用就是外围类的对象，
内部类A.InnerA继承了另外一个内部类Outer.Inner，在A.InnerA调用父类构造器时，也需要传递父类的外围类(Outer)对象，
A类继承了Outer类，因为子类的对像可以当作父类的对象来使用，因此a引用也是另一个内部类Outer.Inner的外围对象。

6. 本地内部类

本地内部类：就是在方法，构造器，初始化块中声明的类。

本地内部类不是类的成员，从结构上类似一个局部变量，因此不能使用访问修饰符（public，protected，private），也不能使用static修饰。

public class LocalInnerDemo {
    private int x = 100;
    // 1.本地内部类声明在实例初始化块中
    {
        class Local1 { }
    }
    // 2.本地内部类声明在静态初始化块中
    static {
        class Local2 { }
    }
    // 3.本地内部类声明在构造器中
    public LocalInnerDemo() {
        int y = 2;
        final int z = 3;
        class Local3 {
            int a = x;
            int b = y;
            int c = z;
        }
    }
    // 4.本地内部类声明在实例方法中
    public T1 method1() {
        // 使用本地内部类实现某个接口，然后以接口形式返回
        class Local4 implements T1 {
            @Override
            public void operate() {
                System.out.println("Start to operate.");
            }
        }
        return new Local4();

    }
    // 5.本地内部类声明在静态方法中
    public static T1 method2() {
        class Local5 implements T1 {
            @Override
            public void operate() {
                System.out.println("Start to operate.");
            }
        }
        return new Local5();
    }
}
interface T1 {
    void operate();
}


问：本地内部类声明在实例环境(实例方法，构造器，实例初始化块)和静态环境中有什么区别呢？
答：实例环境：本地内部类需要与外围类绑定，即会在类中隐式生成一个final的引用。
    静态环境：本地内部类不需要与外围类绑定。

嵌套接口

嵌套接口：就是在类或者接口中声明的接口。

不管声明在类中，还是接口中，嵌套接口永远都是静态的。
当类实现了某个接口时，不需要实现嵌套接口的方法。

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