Java中的內(nèi)部類超詳細(xì)講解

更新時(shí)間：2025年07月04日 10:29:06 投稿：daisy

內(nèi)部類是定義在另一個(gè)類內(nèi)部的類,可分為成員、靜態(tài)、局部和匿名內(nèi)部類,這篇文章主要介紹了Java中內(nèi)部類的相關(guān)資料,文中通過代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

什么是內(nèi)部類？

內(nèi)部類就是定義在另一個(gè)類內(nèi)部的類。寫在成員位置的，屬于外部類的成員。

想象一下我們的日常生活：一臺電腦包含CPU、內(nèi)存、硬盤等組件。從面向?qū)ο蟮慕嵌瓤?，我們可以將電腦看作一個(gè)類(Computer)，而CPU、內(nèi)存等組件則可以看作電腦內(nèi)部的類(CPU, Memory, HardDisk)。這些組件屬于電腦，在電腦內(nèi)部工作，與電腦有緊密的聯(lián)系。

這就像Java中的內(nèi)部類概念：一個(gè)類定義在另一個(gè)類的內(nèi)部，形成一種"類中有類"的結(jié)構(gòu)。

生活中的內(nèi)部類例子

// 電腦類
public class Computer {
    private String brand;
    private double price;
    
    // CPU內(nèi)部類
    class CPU {
        private String model;
        private int cores;
        
        public void run() {
            // CPU可以訪問電腦的品牌信息
            System.out.println(brand + "電腦的" + model + "處理器正在運(yùn)行...");
        }
    }
    
    // 顯卡內(nèi)部類
    class GraphicsCard {
        private String model;
        private int memory;
        
        public void display() {
            // 顯卡也可以訪問電腦的信息
            System.out.println(brand + "電腦的" + model + "顯卡正在渲染畫面...");
        }
    }
    
    // 電腦使用內(nèi)部組件
    public void start() {
        CPU cpu = new CPU();
        cpu.model = "Intel i7";
        cpu.run();
        
        GraphicsCard gc = new GraphicsCard();
        gc.model = "NVIDIA RTX 3080";
        gc.display();
    }
}

在這個(gè)例子中：

Computer是外部類，代表整臺電腦
CPU和GraphicsCard是內(nèi)部類，代表電腦的組件
內(nèi)部類可以訪問外部類的屬性(brand)
外部類可以直接創(chuàng)建和使用內(nèi)部類

這種設(shè)計(jì)反映了現(xiàn)實(shí)世界中的"整體-部分"關(guān)系，內(nèi)部類就像是外部類的一個(gè)組成部分。

public class Outer {  // 外部類
    private int num = 10;
    
    class Inner {  // 內(nèi)部類
        // 內(nèi)部類的代碼
    }
}

為什么需要內(nèi)部類？

理解內(nèi)部類存在的原因，可以通過更多的生活例子來理解：

生活中的例子

汽車與發(fā)動機(jī)
- 汽車(Car)是外部類，發(fā)動機(jī)(Engine)是內(nèi)部類
- 發(fā)動機(jī)是汽車的核心組件，與汽車緊密相關(guān)
- 發(fā)動機(jī)需要訪問汽車的各種狀態(tài)(油量、溫度等)
- 一般不會將發(fā)動機(jī)單獨(dú)使用，它主要為汽車服務(wù)
手機(jī)與應(yīng)用程序
- 手機(jī)(Phone)是外部類，應(yīng)用程序(App)是內(nèi)部類
- 應(yīng)用程序需要訪問手機(jī)的功能(攝像頭、存儲空間等)
- 應(yīng)用程序主要為手機(jī)提供特定功能

內(nèi)部類的存在意義

提高封裝性
- 內(nèi)部類可以訪問外部類的所有成員，包括私有成員
- 內(nèi)部類本身可以對外隱藏，只有外部類能訪問它
- 實(shí)現(xiàn)高內(nèi)聚、低耦合的設(shè)計(jì)理念
實(shí)現(xiàn)多重繼承
- Java不支持類的多重繼承，但內(nèi)部類可以繼承其他類
- 通過在一個(gè)類中創(chuàng)建多個(gè)內(nèi)部類，每個(gè)內(nèi)部類繼承不同的類，實(shí)現(xiàn)類似多重繼承的效果
更好地實(shí)現(xiàn)回調(diào)機(jī)制
- 匿名內(nèi)部類特別適合用于事件處理和回調(diào)機(jī)制
- 簡化了接口實(shí)現(xiàn)的代碼結(jié)構(gòu)
隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
- 將實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏在外部類內(nèi)部，對外只暴露必要的接口
- 如集合框架中的迭代器實(shí)現(xiàn)，就是通過內(nèi)部類完成的
組織邏輯上緊密相關(guān)的類
- 當(dāng)一個(gè)類只對另一個(gè)類有用時(shí)，將其定義為內(nèi)部類可以更好地組織代碼
- 體現(xiàn)了"has-a"關(guān)系中的"a"是專屬于宿主對象的情況

內(nèi)部類的分類

Java中的內(nèi)部類主要分為四種類型：

成員內(nèi)部類：寫在類成員位置的內(nèi)部類
靜態(tài)內(nèi)部類：使用static修飾的內(nèi)部類
局部內(nèi)部類：定義在方法中的內(nèi)部類
匿名內(nèi)部類：沒有名字的內(nèi)部類，隱藏了類的名字

1. 成員內(nèi)部類

什么是成員內(nèi)部類？

成員內(nèi)部類是定義在類成員位置的內(nèi)部類，就像一個(gè)普通的成員變量一樣。

成員內(nèi)部類的特點(diǎn)

可以使用外部類的所有成員和方法，即使是private的
在JDK 16之前，成員內(nèi)部類中不能定義靜態(tài)成員
成員內(nèi)部類可以被訪問修飾符修飾：private、default、protected、public
成員內(nèi)部類不能脫離外部類對象獨(dú)立存在，需要先創(chuàng)建外部類對象

如何使用成員內(nèi)部類？

方式一：在外部類中直接創(chuàng)建內(nèi)部類對象并使用

public class Outer {
    private int num = 10;
    
    // 成員內(nèi)部類
    class Inner {
        public void show() {
            System.out.println("外部類成員變量num=" + num);
        }
    }
    
    // 在外部類中使用內(nèi)部類
    public void method() {
        Inner i = new Inner();
        i.show();
    }
}

方式二：在其他類中使用成員內(nèi)部類

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 先創(chuàng)建外部類對象
        Outer outer = new Outer();
        
        // 再創(chuàng)建內(nèi)部類對象
        Outer.Inner inner = outer.new Inner();
        
        // 使用內(nèi)部類方法
        inner.show();
    }
}

成員內(nèi)部類訪問外部類同名成員

如果內(nèi)部類和外部類有同名的成員變量，可以使用外部類名.this.成員變量來訪問外部類的成員：

public class Outer {
    private int num = 10;
    
    class Inner {
        private int num = 20;
        
        public void show() {
            int num = 30;
            System.out.println("局部變量：" + num);  // 30
            System.out.println("內(nèi)部類成員變量：" + this.num);  // 20
            System.out.println("外部類成員變量：" + Outer.this.num);  // 10
        }
    }
}

2. 靜態(tài)內(nèi)部類

什么是靜態(tài)內(nèi)部類？

靜態(tài)內(nèi)部類是使用static關(guān)鍵字修飾的內(nèi)部類，是一種特殊的成員內(nèi)部類。

靜態(tài)內(nèi)部類的特點(diǎn)

靜態(tài)內(nèi)部類只能訪問外部類的靜態(tài)成員，不能直接訪問非靜態(tài)成員
靜態(tài)內(nèi)部類可以包含靜態(tài)成員，也可以包含非靜態(tài)成員
創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類對象時(shí)，不需要依賴外部類對象

靜態(tài)內(nèi)部類的使用

創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類對象的格式：

外部類名.內(nèi)部類名 對象名 = new 外部類名.內(nèi)部類名();

示例代碼：

public class Car {  // 外部類
    private String carName;
    private static int carAge = 10;
    
    // 靜態(tài)內(nèi)部類
    static class Engine {
        private String engineName;
        
        public void show() {
            // 可以訪問外部類靜態(tài)成員
            System.out.println("汽車年齡：" + carAge);
            
            // 不能訪問外部類非靜態(tài)成員
            // System.out.println(carName); // 編譯錯(cuò)誤
        }
    }
}

// 使用靜態(tài)內(nèi)部類
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 直接創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類對象，不需要外部類對象
        Car.Engine engine = new Car.Engine();
        engine.show();
    }
}

靜態(tài)內(nèi)部類的方法調(diào)用

調(diào)用靜態(tài)內(nèi)部類的靜態(tài)方法：外部類名.內(nèi)部類名.方法名();
調(diào)用靜態(tài)內(nèi)部類的非靜態(tài)方法：先創(chuàng)建靜態(tài)內(nèi)部類對象，再用對象調(diào)用方法

public class Outer {
    // 靜態(tài)內(nèi)部類
    static class Inner {
        // 靜態(tài)方法
        public static void staticMethod() {
            System.out.println("靜態(tài)內(nèi)部類的靜態(tài)方法");
        }
        
        // 非靜態(tài)方法
        public void normalMethod() {
            System.out.println("靜態(tài)內(nèi)部類的非靜態(tài)方法");
        }
    }
}

// 調(diào)用方法
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 調(diào)用靜態(tài)方法
        Outer.Inner.staticMethod();
        
        // 調(diào)用非靜態(tài)方法
        Outer.Inner inner = new Outer.Inner();
        inner.normalMethod();
    }
}

3. 局部內(nèi)部類

什么是局部內(nèi)部類？

局部內(nèi)部類是定義在方法中的類，像局部變量一樣，只能在定義它的方法內(nèi)部使用。

局部內(nèi)部類的特點(diǎn)

只能在定義它的方法內(nèi)部使用
可以訪問外部類的所有成員
可以訪問方法中的final或effectively final（Java 8以后）的局部變量

局部內(nèi)部類的使用

public class Outer {
    private int outerField = 10;
    
    public void method() {
        final int localVar = 20;  // final局部變量
        int effectivelyFinal = 30;  // effectively final變量（不會被修改）
        
        // 局部內(nèi)部類
        class LocalInner {
            public void show() {
                // 訪問外部類成員
                System.out.println("外部類成員：" + outerField);
                
                // 訪問方法中的局部final變量
                System.out.println("局部變量：" + localVar);
                
                // 訪問effectively final變量
                System.out.println("Effectively final變量：" + effectivelyFinal);
            }
        }
        
        // 創(chuàng)建局部內(nèi)部類對象并調(diào)用方法
        LocalInner inner = new LocalInner();
        inner.show();
        
        // 注意：這里不能修改effectivelyFinal的值
        // effectivelyFinal = 40; // 這樣會導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤
    }
}

4. 匿名內(nèi)部類

什么是匿名內(nèi)部類？

匿名內(nèi)部類是隱藏了名字的內(nèi)部類，本質(zhì)上是一個(gè)沒有名字的局部內(nèi)部類，它必須繼承一個(gè)類或?qū)崿F(xiàn)一個(gè)接口。

匿名內(nèi)部類的特點(diǎn)

沒有顯式的類名
在聲明的同時(shí)完成實(shí)例化
一般用于實(shí)現(xiàn)接口或繼承類
編譯后會生成 外部類名$數(shù)字.class 文件

匿名內(nèi)部類的格式

new 類名或接口名() {
    // 重寫方法
};

匿名內(nèi)部類的使用場景

當(dāng)接口的實(shí)現(xiàn)類（或父類的子類）只使用一次時(shí)，可以使用匿名內(nèi)部類簡化代碼。

匿名內(nèi)部類示例

1. 實(shí)現(xiàn)接口的匿名內(nèi)部類

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用匿名內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)Runnable接口
        Runnable r = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("這是匿名內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)的run方法");
            }
        };
        
        new Thread(r).start();
        
        // 更簡潔的寫法
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("直接創(chuàng)建匿名內(nèi)部類");
            }
        }).start();
    }
}

2. 繼承類的匿名內(nèi)部類

abstract class Animal {
    public abstract void eat();
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用匿名內(nèi)部類繼承抽象類
        Animal a = new Animal() {
            @Override
            public void eat() {
                System.out.println("狗吃骨頭");
            }
        };
        
        a.eat();
    }
}

3. 帶參數(shù)的匿名內(nèi)部類

interface Calculator {
    int calculate(int a, int b);
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用匿名內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)帶參數(shù)的接口
        Calculator c = new Calculator() {
            @Override
            public int calculate(int a, int b) {
                return a + b;
            }
        };
        
        System.out.println("計(jì)算結(jié)果：" + c.calculate(10, 20));
    }
}

內(nèi)部類的實(shí)際應(yīng)用

1. 實(shí)現(xiàn)多重繼承

Java不支持類的多繼承，但可以通過內(nèi)部類模擬實(shí)現(xiàn)：

class A {
    public void methodA() {
        System.out.println("來自A類的方法");
    }
}

class B {
    public void methodB() {
        System.out.println("來自B類的方法");
    }
}

// 通過內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)對A和B功能的同時(shí)使用
class C {
    // 繼承A的內(nèi)部類
    private class InnerA extends A {
        public void methodA() {
            super.methodA();
        }
    }
    
    // 繼承B的內(nèi)部類
    private class InnerB extends B {
        public void methodB() {
            super.methodB();
        }
    }
    
    // 對外提供方法
    public void methodA() {
        new InnerA().methodA();
    }
    
    public void methodB() {
        new InnerB().methodB();
    }
}

2. 封裝實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)

內(nèi)部類可以用來隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，如集合類中的迭代器實(shí)現(xiàn)：

public class MyArrayList<E> {
    private Object[] elements;
    private int size;
    
    // 其他代碼...
    
    // 使用內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)迭代器
    private class MyIterator implements Iterator<E> {
        private int cursor;
        
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return cursor < size;
        }
        
        @Override
        public E next() {
            if (cursor >= size) {
                throw new NoSuchElementException();
            }
            return (E) elements[cursor++];
        }
    }
    
    // 對外提供獲取迭代器的方法
    public Iterator<E> iterator() {
        return new MyIterator();
    }
}

3. 回調(diào)機(jī)制

匿名內(nèi)部類常用于實(shí)現(xiàn)事件監(jiān)聽和回調(diào)：

// 在Swing中使用匿名內(nèi)部類處理按鈕點(diǎn)擊
JButton button = new JButton("點(diǎn)擊我");
button.addActionListener(new ActionListener() {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("按鈕被點(diǎn)擊了！");
    }
});

內(nèi)部類與Lambda表達(dá)式

在Java 8之后，對于只有一個(gè)抽象方法的接口（函數(shù)式接口），可以使用Lambda表達(dá)式代替匿名內(nèi)部類，使代碼更加簡潔：

// 使用匿名內(nèi)部類
Runnable r1 = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("使用匿名內(nèi)部類");
    }
};

// 使用Lambda表達(dá)式
Runnable r2 = () -> System.out.println("使用Lambda表達(dá)式");

// 啟動線程
new Thread(r1).start();
new Thread(r2).start();

// 直接使用Lambda創(chuàng)建線程
new Thread(() -> System.out.println("直接使用Lambda")).start();

內(nèi)部類編譯后的文件命名規(guī)則

編譯含有內(nèi)部類的Java文件后，會生成多個(gè).class文件：

成員內(nèi)部類：外部類名$內(nèi)部類名.class
靜態(tài)內(nèi)部類：外部類名$內(nèi)部類名.class
局部內(nèi)部類：外部類名$數(shù)字內(nèi)部類名.class
匿名內(nèi)部類：外部類名$數(shù)字.class

例如，如果有以下類定義：

public class Outer {
    class Inner {}
    static class StaticInner {}
    
    public void method() {
        class LocalInner {}
        
        new Runnable() {
            public void run() {}
        };
    }
}

編譯后將生成以下文件：

Outer.class
Outer$Inner.class
Outer$StaticInner.class
Outer$1LocalInner.class
Outer$1.class（匿名內(nèi)部類）

內(nèi)部類面試常見問題

1. 內(nèi)部類的各種差異比較

特性	成員內(nèi)部類	靜態(tài)內(nèi)部類	局部內(nèi)部類	匿名內(nèi)部類
定義位置	類成員位置	類成員位置	方法內(nèi)部	方法內(nèi)部
訪問修飾符	可以使用	可以使用	不能使用	不能使用
是否可靜態(tài)	JDK16前不可	可以	不可以	不可以
是否需要外部類對象	需要	不需要	需要	需要
是否可以訪問外部類非靜態(tài)成員	可以	不可以	可以	可以
是否可以訪問外部類靜態(tài)成員	可以	可以	可以	可以

2. 為什么局部內(nèi)部類只能訪問final局部變量？

這是因?yàn)榫植孔兞吭诜椒ńY(jié)束后就會被銷毀，而局部內(nèi)部類對象可能在方法結(jié)束后仍然存在。如果允許內(nèi)部類修改局部變量，當(dāng)變量已經(jīng)被銷毀后，內(nèi)部類卻還引用這個(gè)變量，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。為了解決這個(gè)問題，Java要求局部內(nèi)部類訪問的局部變量必須是final的（Java 8后可以是effectively final）。

內(nèi)部類與外部類的關(guān)系

內(nèi)部類與外部類的關(guān)聯(lián)

內(nèi)部類持有外部類的引用
- 非靜態(tài)內(nèi)部類隱式持有外部類的引用（Outer.this）
- 這也是為什么非靜態(tài)內(nèi)部類能訪問外部類所有成員的原因
- 注意：這可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，當(dāng)內(nèi)部類對象生命周期比外部類對象長時(shí)
編譯后的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
- 內(nèi)部類編譯后會生成獨(dú)立的.class文件
- 非靜態(tài)內(nèi)部類的構(gòu)造函數(shù)會隱式接收外部類的引用
- 訪問外部類私有成員時(shí)，編譯器會生成特殊的訪問方法

// 編譯前的代碼
public class Outer {
    private int x = 10;
    
    class Inner {
        void access() {
            System.out.println(x);  // 訪問外部類的私有成員
        }
    }
}

// 編譯器處理后的邏輯（簡化表示）
public class Outer {
    private int x = 10;
    
    // 為內(nèi)部類提供的訪問方法
    static int access$000(Outer outer) {
        return outer.x;
    }
    
    class Inner {
        final Outer this$0;  // 持有外部類引用
        
        Inner(Outer outer) {
            this$0 = outer;  // 保存外部類引用
        }
        
        void access() {
            System.out.println(Outer.access$000(this$0));  // 通過特殊方法訪問
        }
    }
}

總結(jié)

內(nèi)部類是Java中一個(gè)強(qiáng)大的特性，它允許我們在一個(gè)類中定義另一個(gè)類，增強(qiáng)了封裝性和代碼的組織結(jié)構(gòu)。主要分為四種類型：

成員內(nèi)部類：像普通成員一樣的內(nèi)部類
靜態(tài)內(nèi)部類：使用static修飾的內(nèi)部類
局部內(nèi)部類：定義在方法中的內(nèi)部類
匿名內(nèi)部類：沒有名字的內(nèi)部類

內(nèi)部類存在的主要意義：

提高封裝性，隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
實(shí)現(xiàn)類似多重繼承的功能
更好地組織邏輯上緊密相關(guān)的類
簡化事件處理和回調(diào)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)
提供更靈活的訪問控制

使用內(nèi)部類的建議：

當(dāng)一個(gè)類只對另一個(gè)類有用時(shí)，考慮使用內(nèi)部類
需要訪問外部類私有成員時(shí)，使用非靜態(tài)內(nèi)部類
不需要訪問外部類實(shí)例成員時(shí)，優(yōu)先使用靜態(tài)內(nèi)部類（減少內(nèi)存引用）
僅在方法內(nèi)使用的類，定義為局部內(nèi)部類
實(shí)現(xiàn)接口或擴(kuò)展類且只使用一次時(shí)，考慮使用匿名內(nèi)部類或Lambda表達(dá)式

隨著Java的發(fā)展，內(nèi)部類與Lambda表達(dá)式、方法引用等新特性結(jié)合使用，可以使代碼更加簡潔和易讀。掌握內(nèi)部類是成為Java高級開發(fā)者的必備技能。

到此這篇關(guān)于Java中內(nèi)部類的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java內(nèi)部類內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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