今天有同學(xué)問了我一個問題引發(fā)了我對java內(nèi)部類的研究。他的問題是這樣的，編寫了一個Stu類，這個類里面有一個內(nèi)部類Student，編譯的時候沒有任何問題，但是運(yùn)行的時候遇到了java.lang.NoSuchMethodError Student.setId()。但是這個Student類沒有任何問題，還有一個就是這個問題只在他的電腦上有，在別的電腦上運(yùn)行沒有問題，于是定位是環(huán)境變量的classpath有問題。最后通過改變classpath把問題解決了，能夠運(yùn)行不出錯了。
但是為什么會出現(xiàn)這樣的錯誤呢，于是對java內(nèi)部類做了一下研究。不過研究成果是參考別人的，人家的確寫得挺好，于是學(xué)習(xí)了。
友情提示一下：如果對java反射不熟悉的可以使用JD-GUI這個java反編譯軟件，他可以幫助你直接通過反編譯生成的.class文件生成java代碼，更有利于我們理解內(nèi)部類和外部類之間的關(guān)系。
內(nèi)部類有兩種情況：
(1) 在類中定義一個類(私有內(nèi)部類，靜態(tài)內(nèi)部類)
(2) 在方法中定義一個類(局部內(nèi)部類，匿名內(nèi)部類)
1、私有內(nèi)部類 —— 在方法之間定義的內(nèi)部類，非靜態(tài)
我們首先看看類中內(nèi)部類的兩個特點(diǎn)：
(1) 在外部類的作用范圍內(nèi)可以任意創(chuàng)建內(nèi)部類對象，即使內(nèi)部類是私有的(私有內(nèi)部類)。即內(nèi)部類對包圍它的外部類可見。
-
- class Outer{
-
- public Inner in=new Inner();
-
- private class Inner{
- ...
- }
- }
(2) 在內(nèi)部類中可以訪問其外部類的所有域，即使是私有域。即外部類對內(nèi)部類可見。
-
- class Outer{
-
- private int data=0;
-
- class Inner{
- void print(){
-
- System.out.println(data);
- }
- }
- }
問題來了：上面兩個特點(diǎn)到底如何辦到的呢？內(nèi)部類的"內(nèi)部"到底發(fā)生了什么？
其實，內(nèi)部類是Java編譯器一手操辦的。虛擬機(jī)并不知道內(nèi)部類與常規(guī)類有什么不同。 編譯器是如何瞞住虛擬機(jī)的呢？
對內(nèi)部類進(jìn)行編譯后發(fā)現(xiàn)有兩個class文件：Outer.class 和Outer$Inner.class 。這說明內(nèi)部類Inner仍然被編譯成一個獨(dú)立的類(Outer$Inner.class)，而不是Outer類的某一個域。 虛擬機(jī)運(yùn)行的時候，也是把Inner作為一種常規(guī)類來處理的。
但問題來了，即然是兩個常規(guī)類，為什么他們之間可以互相訪問私有域那(最開始提到的兩個內(nèi)部類特點(diǎn))？這就要問問編譯器到底把這兩個類編譯成什么東西了。
我們利用reflect反射機(jī)制來探查了一下內(nèi)部類編譯后的情況（關(guān)于探查類內(nèi)部機(jī)制的代碼提供在下面的附件里Reflect.java）。
(1)、編譯代碼1生成 Outer$Inner.class 文件后使用 ReflectUtil.reflect("Outer$Inner") 對內(nèi)部類Inner進(jìn)行反射。運(yùn)行結(jié)果 發(fā)現(xiàn)了三個隱含的成分：
- //反編譯1
- class Outer$Inner
- {
- Outer$Inner(Outer,Outer$Inner); //包可見構(gòu)造器
- private Outer$Inner(Outer); //私有構(gòu)造器將設(shè)置this$0域
- final Outer this$0; //外部類實例域this$0
- }
好了，現(xiàn)在我們可以解釋上面的第一個內(nèi)部類特點(diǎn)了： 為什么外部類可以創(chuàng)建內(nèi)部類的對象？并且內(nèi)部類能夠方便的引用到外部類對象?
首先編譯器將外、內(nèi)部類編譯后放在同一個包中。在內(nèi)部類中附加一個包可見構(gòu)造器。這樣， 虛擬機(jī)運(yùn)行Outer類中Inner in=new Inner(); 實際上調(diào)用的是包可見構(gòu)造： new Outer$Inner(this,null)。因此即使是private內(nèi)部類，也會通過隱含的包可見構(gòu)造器成功的獲得私有內(nèi)部類的構(gòu)造權(quán)限。
再者，Outer$Inner類中有一個指向外部類Outer的引用this$0，那么通過這個引用就可以方便的得到外部類對象中可見成員。但是Outer類中的private成員是如何訪問到的呢？這就要看看下面Outer.class文件中的秘密了。
(2)、編譯代碼2生成 Outer.class文件，然后使用 ReflectUtil.reflect("Outer") 對外部類Outer進(jìn)行反射 。 運(yùn)行結(jié)果 發(fā)現(xiàn)一個隱含成分如下：
- //反編譯2
- class Outer
- {
- static int access$0(Outer); //靜態(tài)方法，返回值是外部類私有域 data 的值。
- }
現(xiàn)在可以解釋第二個特點(diǎn)了：為什么內(nèi)部類可以引用外部類的私有域？
原因的關(guān)鍵就在編譯器在外圍類中添加了靜態(tài)方法access$0。 它將返回值作為參數(shù)傳遞給他的對象域data。這樣內(nèi)部類Inner中的打印語句：
System.out.println(data);
實際上運(yùn)行的時候調(diào)用的是：
S ystem.out.println(this$0.access$0(Outer));
總結(jié)一下編譯器對類中內(nèi)部類做的手腳吧：
(1) 在內(nèi)部類中偷偷摸摸的創(chuàng)建了包可見構(gòu)造器，從而使外部類獲得了創(chuàng)建權(quán)限。
(2) 在外部類中偷偷摸摸的創(chuàng)建了訪問私有變量的靜態(tài)方法，從而 使 內(nèi)部類獲得了訪問權(quán)限。
這樣，類中定義的內(nèi)部類無論私有，公有，靜態(tài)都可以被包圍它的外部類所訪問。
2、靜態(tài)內(nèi)部類 —— 在方法間定義的內(nèi)部類，靜態(tài)
內(nèi)部類也有靜態(tài)的區(qū)別，這就是靜態(tài)內(nèi)部類，我們來看看代碼：
- package hr.test;
-
- public class Outer{
- private static int i=0;
-
- public Inner in=new Inner();
-
- private static class Inner{
- public void print(){
- System.out.println(i);
- }
- }
-
- }
靜態(tài)內(nèi)部類和私有內(nèi)部類最大的區(qū)別在于，靜態(tài)內(nèi)部類中無法引用到其外圍類的非靜態(tài)成員。這是為什么？我們還是來看看靜態(tài)內(nèi)部類Outer$Inner中發(fā)生了什么吧？
- //反編譯3
- class Outer$Inner
- {
- private Outer$Inner();
- Outer$Inner(hr.test.Outer$Inner);
- }
與上面私有內(nèi)部類反編譯1比較發(fā)現(xiàn)，少了一個指向外圍類對象的引用final Outer this$0; 也就是說靜態(tài)內(nèi)部類無法得到其外圍類對象的引用，那么自然也就無法訪問外圍類的非靜態(tài)成員了。因此，靜態(tài)內(nèi)部類只能訪問其外圍類的靜態(tài)成員，除此之外與非靜態(tài)內(nèi)部類沒有任何區(qū)別。
3、局部內(nèi)部類 —— 在方法中定義的內(nèi)部類
方法內(nèi)部類也有兩個特點(diǎn)
(1) 方法中的內(nèi)部類沒有訪問修飾符， 即方法內(nèi)部類對包圍它的方法之外的任何東西都不可見。
(2) 方法內(nèi)部類只能夠訪問該方法中的局部變量，所以也叫局部內(nèi)部類。而且這些局部變量一定要是final修飾的常量。
- class Outter{
- public void outMethod(){
- final int beep=0;
- class Inner{
-
- }
- Inner in=new Inner();
- }
- }
這又是為什么呢？
(1) 我們首先對Outter類進(jìn)行反射發(fā)現(xiàn)，Outter中再也沒有返回私有域的隱藏方法了。
(2) 對Inner類的反射發(fā)現(xiàn)，Inner類內(nèi)部多了一個對beep變量的備份隱藏域：final int val$i;
我們可以這樣解釋Inner類中的這個備份常量域，首先當(dāng)JVM運(yùn)行到需要創(chuàng)建Inner對象之后，Outter類已經(jīng)全部運(yùn)行完畢，這是垃圾回收機(jī)制很有可能釋放掉局部變量beep。那么Inner類到哪去找beep變量呢？
編譯器又出來幫我們解決了這個問題，他在Inner類中創(chuàng)建了一個beep的備份 ，也就是說即使Ouuter中的beep被回收了，Inner中還有一個備份存在，自然就不怕找不到了。
但是問題又來了。如果Outter中的beep不停的在變化那。那豈不是也要讓備份的beep變量無時無刻的變化。為了保持局部變量與局部內(nèi)部類中備份域保持一致。 編譯器不得不規(guī)定死這些局部域必須是常量，一旦賦值不能再發(fā)生變化了。
所以為什么局部內(nèi)部類應(yīng)用外部方法的域必須是常量域的原因所在了。
內(nèi)部類的特點(diǎn)總結(jié)
(1) 在方法間定義的非靜態(tài)內(nèi)部類：
● 外圍類和內(nèi)部類可互相訪問自己的私有成員。
● 內(nèi)部類中不能定義靜態(tài)成員變量。
(2) 在方法間定義的靜態(tài)內(nèi)部類：
● 只能訪問外部類的靜態(tài)成員。
(3) 在方法中定義的局部內(nèi)部類：
● 該內(nèi)部類沒有任何的訪問控制權(quán)限
● 外圍類看不見方法中的局部內(nèi)部類的，但是局部內(nèi)部類可以訪問外圍類的任何成員。
● 方法體中可以訪問局部內(nèi)部類，但是訪問語句必須在定義局部內(nèi)部類之后。
● 局部內(nèi)部類只能訪問方法體中的常量，即用final修飾的成員。
(4) 在方法中定義的匿名內(nèi)部類：
● 沒有構(gòu)造器，取而代之的是將構(gòu)造器參數(shù)傳遞給超類構(gòu)造器。