Java中的内部类详解

一、内部类的定义与分类

内部类是指定义在另一个类内部的类，其核心作用是增强封装性、简化代码结构，并支持访问外部类的私有成员。Java内部类分为以下四种：

1. 成员内部类（非静态内部类）
2. 静态内部类
3. 局部内部类（方法内定义的类）
4. 匿名内部类（无类名的临时类）

二、成员内部类（非静态内部类）

1. 基本结构

class Outer {
    private String outerField = "外部类字段";
    
    class Inner {
        void print() {
            System.out.println(outerField); // 直接访问外部类私有成员
        }
    }
}

特点：

• 隐含持有外部类的引用（通过Outer.this访问外部类实例）。
• 不能定义静态成员（除非是静态常量）。
• 依赖外部类实例创建（new Outer().new Inner()）。

2. 底层原理

编译后生成两个类：Outer.class和Outer$Inner.class。成员内部类通过构造函数隐式传入外部类引用，例如：

// 编译后的内部类结构（近似代码）
class Outer$Inner {
    final Outer this$0; // 自动保存外部类引用
    Outer$Inner(Outer outer) {
        this$0 = outer;
    }
    void print() {
        System.out.println(this$0.outerField);
    }
}

三、静态内部类

1. 基本结构

class Outer {
    static class StaticInner {
        void print() {
            // 无法直接访问外部类非静态成员
        }
    }
}

特点：

• 不依赖外部类实例（通过new Outer.StaticInner()创建）。
• 可定义静态成员。
• 无法直接访问外部类非静态成员。

2. 典型应用场景

• 工具类封装（如HashMap.Entry）。
• 避免内存泄漏（无外部类引用）。

四、局部内部类

1. 基本结构

class Outer {
    void method() {
        class LocalInner { // 方法内定义
            void print() {
                System.out.println("局部内部类");
            }
        }
        new LocalInner().print();
    }
}

特点：

• 作用域仅限于方法内，不能使用访问修饰符（如public）。
• 可访问方法内的final或等效final的局部变量（Java 8后隐式final）。

2. 变量捕获机制

局部内部类访问的局部变量会被复制到内部类中（通过构造函数传入），因此必须保证变量不可变。

五、匿名内部类

1. 基本结构

interface Animal {
    void speak();
}

class Outer {
    void method() {
        Animal dog = new Animal() { // 匿名内部类
            @Override
            public void speak() {
                System.out.println("汪汪");
            }
        };
        dog.speak();
    }
}

特点：

• 无类名，直接实例化接口或抽象类。
• 编译后生成Outer$1.class等文件。
• 常用于事件监听、线程实现等临时场景。

2. 局限性

• 不能定义构造函数（可初始化块替代）。
• 只能实现一个接口或继承一个类。

六、内部类的应用场景与对比

七、注意事项

1. 内存泄漏风险：成员内部类隐式持有外部类引用，若内部类生命周期过长（如被线程引用），会导致外部类无法回收。
2. 序列化问题：非静态内部类默认不支持序列化（因隐含外部类引用）。
3. 代码可读性：过度使用匿名内部类可能降低代码清晰度（Lambda表达式是替代方案之一）。

通过理解内部类的分类与特性，可灵活选择适合场景的封装方式，提升代码的模块化与安全性。