Java内部类详解

一、基本概念

Java内部类是定义在另一个类内部的嵌套类，自Java 1.1引入。其核心特征包括：

编译后生成独立的.class文件（格式为：外部类名$内部类名）
可直接访问外部类的所有成员（包括私有成员）
增强代码的封装性和组织性
为解决多重继承问题提供补充方案

二、内部类的四种类型

1. 成员内部类（非静态内部类）

java 复制代码

class Outer {
    private int outerField = 10;
    
    class Inner {
        public void display() {
            System.out.println("Outer field: " + outerField); // 可访问外部类私有成员
        }
    }
}
// 创建方式：需要先创建外部类实例
Outer outer = new Outer();
Outer.Inner inner = outer.new Inner();

特点：

依附于外部类实例存在
可访问外部类所有成员（包括私有成员）
不能定义静态成员（除static final常量外）
创建时必须先有外部类实例

2. 静态嵌套类（静态内部类）

java 复制代码

class Outer {
    private static int staticField = 20;
    
    static class StaticInner {
        public void display() {
            System.out.println("Static field: " + staticField);
        }
    }
}
// 创建方式：可直接创建，不需要外部类实例
Outer.StaticInner staticInner = new Outer.StaticInner();

特点：

使用static关键字修饰
独立存在，不依赖外部类实例
只能访问外部类的静态成员
可以定义自己的静态成员

3. 局部内部类（方法内部类）

java 复制代码

class Outer {
    public void someMethod() {
        final int localVar = 10; // 必须是final或effectively final
        
        class LocalInner {
            public void display() {
                System.out.println("Local variable: " + localVar);
            }
        }
        
        LocalInner localInner = new LocalInner();
        localInner.display();
    }
}

特点：

定义在方法或代码块内部
作用域仅限于所在方法
只能访问方法中的final或effectively final局部变量
不能有访问修饰符

4. 匿名内部类

java 复制代码

// 实现接口的匿名内部类
Runnable runnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Running...");
    }
};

// 继承类的匿名内部类
Button button = new Button();
button.addActionListener(new ActionListener() {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("Button clicked");
    }
});

特点：

没有显式类名
通常用于实现接口或继承类
只能使用一次
不能有构造方法
不能定义静态成员
不能是public, protected, private, static

三、内部类的优缺点

优点

封装性增强：可以访问外部类的私有成员，将相关功能封装在一起
逻辑关系清晰：更好地表达类之间的逻辑关系（如汽车与发动机）
突破单继承限制：通过内部类实现"多重行为"
支持设计模式：观察者、策略、迭代器等模式常用内部类实现
减少命名空间污染：将仅在特定上下文中使用的类隐藏起来

缺点

增加复杂性：嵌套结构使代码阅读和维护难度上升
内存消耗：内部类对象持有外部类对象的引用，可能导致内存泄漏
耦合度高：内部类与外部类高度依赖，不利于解耦
调试困难：特别是匿名内部类，调试时可能因生命周期和作用域问题变得复杂

四、变量遮蔽问题

当内部类与外部类有同名变量时，访问优先级为：

局部变量 > 内部类成员变量 > 外部类成员变量

java 复制代码

class Outer {
    String name = "外部类变量";
    
    class Inner {
        String name = "内部类变量";
        
        void method(String name) { // 局部变量
            System.out.println(name); // 局部变量
            System.out.println(this.name); // 内部类变量
            System.out.println(Outer.this.name); // 外部类变量
        }
    }
}

五、典型应用场景

事件处理机制：GUI编程中的监听器实现
回调接口：实现一次性使用的回调功能
辅助类：只在特定上下文中使用的类（如订单系统中的订单项）
设计模式实现：观察者模式、策略模式等
复杂业务逻辑封装：将紧密相关的功能组织在一起

六、注意事项

内存泄漏：内部类持有外部类引用可能导致内存泄漏，特别是在Android开发中
序列化问题：Java语言强烈建议禁止对内部类（包括局部类和匿名类）进行序列化
访问限制：成员内部类不能在静态上下文中直接创建
局部变量限制：局部内部类只能访问final或effectively final的局部变量

内部类是Java中一个强大而灵活的特性，合理使用可以显著提高代码的组织性和可维护性，但过度使用可能导致代码复杂度增加，需要根据具体场景权衡使用。