Java内部类是如何实现的
内部类(inner class)是定义在另一个类中的类。
- 内部类方法可以访问该类定义所在的作用域中的数据，包括私有的数据。
- 内部类可以对同一个包中的其他类隐藏起来
- 当想定义一个回调函数且不想编写大量代码时，使用匿名(anonymous)内部类比较便捷。
以下简单举例：
一个时钟需要两个参数：发布通告的时间间隔以及开关铃声的标志。
public class TalkingClock {
private int interval;
private boolean beep;
public TalkingClock(int interval, boolean beep){
this.interval = interval;
this.beep = beep;
}
public void start(){
ActionListener listener = new TimePrinter();
Timer timer = new Timer(interval, listener);
timer.start();
}
public class TimePrinter implements ActionListener{
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
System.out.println("At the tone, the time is " + new Date());
if (beep) {
Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
TalkingClock clock = new TalkingClock(1000, true);
clock.start();
//keep program running until user selects "OK"
JOptionPane.showMessageDialog(null, "Quit program?");
System.exit(0);
}
}本代码主要想说明的是作为内部类的TimePrinter可以直接访问外部类TalkingClock的私有成员变量beep。
语法和用法大家很容易就学会了，那么内部类是如何实现直接访问其他类的私有成员变量呢？我们知道Java的私有成员变量只有类的实例本身能访问。
在最初学习Java语法的时候，是把内部类当做该类的一个属性去记忆和理解的，因此，自然可以访问私有变量。这个理解，现在看来是错误的。
内部类是一种编译器现象，与虚拟机无关。编译器将会把内部类翻译成用$分隔外部类名与内部类名的常规类文件，而虚拟机对此一无所知。
上述内部类被编译成TalkingClock$TimePrinter ：
javap -private TalkingClock\$TimePrinter.class
Compiled from "TalkingClock.java"
public class com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock$TimePrinter implements java.awt.event.ActionListener {
final com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock this$0;
public com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock$TimePrinter(com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock);
public void actionPerformed(java.awt.event.ActionEvent);
}可以看到，多了一个成员变量final com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock this$0;,以及构造函数。内部类将通过这种方式持有外部类。
内部类的一个特性是可以访问外部的私有成员变量，这又是如何做到的呢。
查看外部类：
javap -private TalkingClock.class
Compiled from "TalkingClock.java"
public class com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock {
private int interval;
private boolean beep;
public com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock(int, boolean);
public void start();
public static void main(java.lang.String[]);
static boolean access$000(com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock);
}可以发现，编译器给添加了新的静态方法static boolean access$000(com.test.java.clazz.innerclass.TalkingClock);，显然，我们可以通过类名调用这个方法来获取私有变量，相当于给添加了getter方法暴露私有变量。
查看变异后的内部类的actionPerformed方法：
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
System.out.println("At the tone, the time is " + new Date());
if (TalkingClock.access$000(this.this$0)) {
Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
}综上，内部类通过编译器修改代码，实现了对类的访问。如果黑客在同包名下调用外部类的access$000，则是可以访问到私有变量的，这算是一个危险的地方吧。
局部内部类
仔细观察示例代码，TimePrinter只在start方法里调用了，我们可以把这个类缩小为局部内部类，即在方法内部声明内部类。
局部内部类可以访问局部变量。
我们将上述demo修改下：
public void start(int interval, boolean beep) {
class TimePrinter implements ActionListener {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
System.out.println("Every "+interval+", At the tone, the time is " + new Date());
if (beep) {
Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
}
}
}
ActionListener listener = new TimePrinter();
Timer timer = new Timer(interval, listener);
timer.start();
}局部类不能用public或private访问说明符进行说明，它的作用被限定在声明这个局部类的块中。
上述demo，局部内部类TimePrinter会访问局部变量interval和beep。同理，依旧是将这两个变量转换程内部类的成员变量，实现值的传递。
匿名内部类
public class AnonymousInnerClassTest {
@Data
static class Animal {
private String name;
public void sayHi(){
System.out.println("Hi " + name);
}
}
public static void main(String[] args) {
Animal animal = new Animal(){
@Override
public void sayHi() {
System.out.println("Wang");
}
};
animal.sayHi();
}
}上述简单模拟一种Animal匿名类。编译后的结果为：
'AnonymousInnerClassTest$1.class' 'AnonymousInnerClassTest$Animal.class' AnonymousInnerClassTest.class 编译器生成了3个编译类。
AnonymousInnerClassTest
public class AnonymousInnerClassTest {
public AnonymousInnerClassTest() {
}
public static void main(String[] args) {
com.test.java.clazz.innerclass.AnonymousInnerClassTest.Animal animal = new 1();
animal.sayHi();
}
}AnonymousInnerClassTest$1
import com.test.java.clazz.innerclass.AnonymousInnerClassTest.Animal;
final class AnonymousInnerClassTest$1 extends Animal {
AnonymousInnerClassTest$1() {
}
public void sayHi() {
System.out.println("Wang");
}
}AnonymousInnerClassTest\(Animal ``` class AnonymousInnerClassTest\)Animal { private String name;
public void sayHi() {
System.out.println("Hi " + this.name);
}
public AnonymousInnerClassTest$Animal() {
}
//getter setter equals toString}
```
即编译器生成一个包访问权限的内部类AnonymousInnerClassTest$Animal， 对于其匿名子类，又生成了final的AnonymousInnerClassTest$1 ，如果还有第二个匿名类，则命名AnonymousInnerClassTest$2.