Java嵌套内部类

Java嵌套内部类（Nested Inner Class）是定义在另一个类内部的类，能够访问外部类的所有成员（包括私有成员）。这种设计常用于逻辑分组、封装实现细节或实现特定接口。本章将详细讲解其语法、特性及实际应用。

基本概念[编辑 | 编辑源代码]

嵌套内部类分为以下两种主要类型：

非静态嵌套类（即内部类）：持有外部类的引用
静态嵌套类：不持有外部类引用

本文重点讨论非静态嵌套类（普通内部类）。

核心特性[编辑 | 编辑源代码]

可直接访问外部类的所有字段和方法（包括private）
需要外部类实例才能创建内部类对象
编译后会生成独立class文件（格式：OuterClass$InnerClass.class）

语法结构[编辑 | 编辑源代码]

基本定义格式：

class OuterClass {
    // 外部类成员
    private int outerField = 10;
    
    class InnerClass {
        // 内部类成员
        void display() {
            System.out.println("访问外部类字段: " + outerField);
        }
    }
}

代码示例[编辑 | 编辑源代码]

基础示例[编辑 | 编辑源代码]

public class Robot {
    private String model = "X-1000";
    
    // 内部类
    class Arm {
        void lift() {
            System.out.println(model + "的机械臂抬起重物");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Robot robot = new Robot();
        Robot.Arm arm = robot.new Arm(); // 创建内部类实例
        arm.lift();
    }
}

输出结果：

X-1000的机械臂抬起重物

访问机制[编辑 | 编辑源代码]

内部类隐式持有外部类引用，可通过OuterClass.this显式访问：

class Outer {
    int x = 10;
    
    class Inner {
        void print() {
            System.out.println("外部类x: " + Outer.this.x);
        }
    }
}

内存关系图解[编辑 | 编辑源代码]

实际应用场景[编辑 | 编辑源代码]

1. 事件处理[编辑 | 编辑源代码]

GUI开发中常用内部类实现事件监听：

// Swing示例
button.addActionListener(new ActionListener() {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("按钮被点击");
    }
});

2. 迭代器实现[编辑 | 编辑源代码]

集合类常用内部类实现迭代器：

public class MyCollection {
    private String[] items = {"A", "B", "C"};
    
    public Iterator<String> iterator() {
        return new MyIterator();
    }
    
    // 内部类实现迭代器
    private class MyIterator implements Iterator<String> {
        private int index = 0;
        
        public boolean hasNext() {
            return index < items.length;
        }
        
        public String next() {
            return items[index++];
        }
    }
}

进阶特性[编辑 | 编辑源代码]

访问权限控制[编辑 | 编辑源代码]

内部类可声明为private/protected实现更精细的封装：

class SecureContainer {
    private class SecretImplementation {
        // 仅限外部类访问的实现
    }
}

局部内部类[编辑 | 编辑源代码]

在方法内定义的内部类（可访问方法final参数）：

class Processor {
    void process(final int param) {
        class LocalInner {
            void display() {
                System.out.println("参数值: " + param);
            }
        }
        new LocalInner().display();
    }
}

注意事项[编辑 | 编辑源代码]

每个内部类实例都关联一个外部类实例
序列化内部类时需要特殊处理（外部类字段不会自动序列化）
在静态上下文中无法直接访问非静态内部类

数学表示[编辑 | 编辑源代码]

内部类与外部类的关系可表示为： $I_{c} = f (O_{i}) 其中 O_{i} \in OuterClass实例$

性能考量[编辑 | 编辑源代码]

创建内部类比普通类稍慢（需要维护外部类引用）
在性能敏感场景应谨慎使用
每增加一个内部类会增加一个.class文件

通过系统学习嵌套内部类，开发者可以更好地组织代码结构，实现更优雅的设计模式。建议结合具体项目实践来巩固理解。