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Java学习笔记-嵌套类
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嵌套类
嵌套类有两种类别：static and non-static，分别对应为静态嵌套类和内部类。
class OuterClass {
...
static class StaticNestedClass {
...
}
class InnerClass {
...
}
}
其中静态嵌套类只能访问外部类的静态成员，内部类可以访问外部类的任意成员；它们可以被声明为private, public, protected, 或 package private。
- 静态嵌套类实例化方式为： OuterClass.StaticNestedClass nestedObject = new OuterClass.StaticNestedClass();
- 内部类实例化方式：OuterClass.InnerClass innerObject = outerObject.new InnerClass(); 即通过外部类实例才能访问内部类。
有两个比较特殊的内部类，分别为局部内部类和匿名类。
局部内部类- 局部内部类（Local CLasses）可声明在类中任意块（block）中，如方法、for或if块中
- 局部内部类可以访问外部类的成员，若局部内部类声明在静态块中，则可访问外部类的静态成员；若声明在非静态块中，则可访问外部类所有成员；
- 局部内部类可以访问所在块的局部变量，但该局部变量必须声明为final；在JDK8中进行了改进，局部变量可以声明为final或effectively final；
- 其他特性类似于普通内部类
其中effectively final与final局部变量的区别在于，前者可以不显式声明变量为final，只要在整个过程中，该变量不会被修改（编译器默认该情况为final）。具体为什么局部内部类为什么必须引用final变量，可参考
java为什么匿名内部类的参数引用时final？ 。大致意思是局部内部类引用局部变量，其实是进行的值引用（或者说是值拷贝）。可以认为避免外部代码块在内部类运行结束前结束，导致局部变量回收而出错。
匿名类
匿名类与局部内部类相似，只是没有命名，并且同时进行声明和实例化。如下：
HelloWorld frenchGreeting = new HelloWorld() {
String name = "tout le monde";
public void greet() {
greetSomeone("tout le monde");
}
public void greetSomeone(String someone) {
name = someone;
System.out.println("Salut " + name);
}
};
匿名内部类适用于只用一次的情况。其他的特性与局部内部类相同。
Lambda表达式 在使用匿名内部类的时候，无需提供类名。对于只有一个方法的接口，使用Lambda显然比匿名类的实现简单明了。如下所示，定义一个LambdaTest接口，该接口只包含一个opt方法： interface LambdaTest {
int opt(int a , int b);
} LambdaTest sumTest = (a,b) -> a+b；
第5行即为Lambda表达式声明，其中（a,b）为方法的参数，a+b为方法体，->表示将参数传递给方法体。
- Lambda表达式的方法体中，可以是一个表达式，也可以是代码块。若为表达式，Java运行期会计算表达式，并返回结果；若为代码块，可以添加return语句，将结果返回。
- Lambda表达式其实是一个方法的声明，可以认为Lambda表达式是匿名方法。
- Lambda表达式与局部内部类和匿名类相似，可以访问外部类和外部代码块的变量；但与后两者不同，其不存在变量覆盖的问题，可以认为没有引入新的代码块，其与外部代码块中的局部变量同级。
- 由于第三条，所以在表达式的参数中，不能声明与同级作用域相同的变量名，否则会出现重复定义的异常。
- Lambda表达式是匿名内部类实现形式的一种，其访问的外部变量必须是final或effectively final。
举例如下：
public class Lambda { private int var = 100;
private String x = "hello"; interface Cal{
int op(int a, int b);
} interface Print{
void print(String msg);
} public int operator(int a, int b, Cal cal) {
return cal.op(a, b);
} public void operator1(String msg, Print print) {
print.print(msg);
} public void operator2(String x) { // x = ""; Print print = (msg) -> {
System.out.println("Lambda访问外部变量：");
System.out.println(x);
System.out.println(msg);
System.out.println(Lambda.this.x);
}; print.print(x);
} public static void main(String[] args) {
Cal add = (a,b) -> {return a+b;};
Cal mul = (a,b) -> a*b; Lambda lambda = new Lambda();
System.out.println("2+3="+lambda.operator(2, 3, add));
System.out.println("2*3="+lambda.operator(2, 3, mul)); lambda.var = 200;
Print print = (msg) -> {
System.out.println(msg);
System.out.println(lambda.var);
};
lambda.operator1("Hello World", print); lambda.operator2("Hello Lambda");
} }
运行结果：
2+3=5
2*3=6
Hello World
200
Lambda访问外部变量：
Hello Lambda
Hello Lambda
hello
其中operator2方法可以验证后三条，如果将24行的注释取消，28行就会报“local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final”的异常。
目标类型（Target Type）
目标类型为外部类方法期望调用的类型，如上例中operator期望调用的目标方法为Cal。Java会根据Lambda表达式所处的语境和上下文信息判断目标类型，并实现调用。
举例如下： public class TargetType { interface Cal{
String op();
} interface Cal1{
int op1();
} interface Cal2{
void op1();
} public static String invoke(Cal cal) {
return cal.op();
} public static void invoke(Cal1 cal1) {
cal1.op1();
} public static void invoke(Cal2 cal2) {
cal2.op1();
} public static void main(String[] args) {
invoke(() -> "done");
invoke(() -> 100);
invoke(() -> {return;});
}
}
声明三个接口（Cal Cal1 Cal2），具有相同名称的方法，但他们的返回值不同。另声明了3个invoke方法，分别接收3个类，即期望的目标类型不同。然后进行测试：
main方法中的三个语句都通过编译，并且eclipse提示28行调用目标类型为Cal的invoke，29行调用目标类型为Cal1的invoke，30行调用目标类型为Cal2的invoke，目标类型如下图所示：
（1）如果再添加一句如：invoke(() -> 100.0); 则编译器会报错，Type mismatch: cannot convert from double to String；
（2）如果将Cal接口方法的返回值改为int，则除了28行报错，29行也报错：The method invoke(TargetType.Cal) is ambiguous for the type TargetType，即编译器无法确定调用哪个目标类型。
官网文档中举的例子为Runnable和Callable，原理一样，如下： public interface Runnable {
void run();
} public interface Callable<V> {
V call();
}
方法声明：
void invoke(Runnable r) {
r.run();
} <T> T invoke(Callable<T> c) {
return c.call();
}
根据上下文确定目标类型，由于有返回值，所以会调用参数为Callable的invoke方法： String s = invoke(() -> "done");
总结：- 静态嵌套类与内部类区别
- 两类特殊的内部类，局部内部类和匿名内部类；
- 匿名内部类的特殊实现：Lambda表达式，可认为匿名方法的实现；
- Lambda表达式会根据上下文环境确定目标类型
参考：- Nested Classes
- Lambda Expressions
interface LambdaTest {
int opt(int a , int b);
} LambdaTest sumTest = (a,b) -> a+b；
第5行即为Lambda表达式声明，其中（a,b）为方法的参数，a+b为方法体，->表示将参数传递给方法体。
- Lambda表达式的方法体中，可以是一个表达式，也可以是代码块。若为表达式，Java运行期会计算表达式，并返回结果；若为代码块，可以添加return语句，将结果返回。
- Lambda表达式其实是一个方法的声明，可以认为Lambda表达式是匿名方法。
- Lambda表达式与局部内部类和匿名类相似，可以访问外部类和外部代码块的变量；但与后两者不同，其不存在变量覆盖的问题，可以认为没有引入新的代码块，其与外部代码块中的局部变量同级。
- 由于第三条，所以在表达式的参数中，不能声明与同级作用域相同的变量名，否则会出现重复定义的异常。
- Lambda表达式是匿名内部类实现形式的一种，其访问的外部变量必须是final或effectively final。
举例如下：
public class Lambda { private int var = 100;
private String x = "hello"; interface Cal{
int op(int a, int b);
} interface Print{
void print(String msg);
} public int operator(int a, int b, Cal cal) {
return cal.op(a, b);
} public void operator1(String msg, Print print) {
print.print(msg);
} public void operator2(String x) { // x = ""; Print print = (msg) -> {
System.out.println("Lambda访问外部变量：");
System.out.println(x);
System.out.println(msg);
System.out.println(Lambda.this.x);
}; print.print(x);
} public static void main(String[] args) {
Cal add = (a,b) -> {return a+b;};
Cal mul = (a,b) -> a*b; Lambda lambda = new Lambda();
System.out.println("2+3="+lambda.operator(2, 3, add));
System.out.println("2*3="+lambda.operator(2, 3, mul)); lambda.var = 200;
Print print = (msg) -> {
System.out.println(msg);
System.out.println(lambda.var);
};
lambda.operator1("Hello World", print); lambda.operator2("Hello Lambda");
} }
运行结果：
2+3=5
2*3=6
Hello World
200
Lambda访问外部变量：
Hello Lambda
Hello Lambda
hello
其中operator2方法可以验证后三条，如果将24行的注释取消，28行就会报“local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final”的异常。
目标类型（Target Type）
目标类型为外部类方法期望调用的类型，如上例中operator期望调用的目标方法为Cal。Java会根据Lambda表达式所处的语境和上下文信息判断目标类型，并实现调用。
public class TargetType { interface Cal{
String op();
} interface Cal1{
int op1();
} interface Cal2{
void op1();
} public static String invoke(Cal cal) {
return cal.op();
} public static void invoke(Cal1 cal1) {
cal1.op1();
} public static void invoke(Cal2 cal2) {
cal2.op1();
} public static void main(String[] args) {
invoke(() -> "done");
invoke(() -> 100);
invoke(() -> {return;});
}
}
声明三个接口（Cal Cal1 Cal2），具有相同名称的方法，但他们的返回值不同。另声明了3个invoke方法，分别接收3个类，即期望的目标类型不同。然后进行测试：
main方法中的三个语句都通过编译，并且eclipse提示28行调用目标类型为Cal的invoke，29行调用目标类型为Cal1的invoke，30行调用目标类型为Cal2的invoke，目标类型如下图所示：
（1）如果再添加一句如：invoke(() -> 100.0); 则编译器会报错，Type mismatch: cannot convert from double to String；
（2）如果将Cal接口方法的返回值改为int，则除了28行报错，29行也报错：The method invoke(TargetType.Cal) is ambiguous for the type TargetType，即编译器无法确定调用哪个目标类型。
public interface Runnable {
void run();
} public interface Callable<V> {
V call();
}
方法声明：
void invoke(Runnable r) {
r.run();
} <T> T invoke(Callable<T> c) {
return c.call();
}
String s = invoke(() -> "done");
总结：- 静态嵌套类与内部类区别
- 两类特殊的内部类，局部内部类和匿名内部类；
- 匿名内部类的特殊实现：Lambda表达式，可认为匿名方法的实现；
- Lambda表达式会根据上下文环境确定目标类型
参考：- Nested Classes
- Lambda Expressions
- Nested Classes
- Lambda Expressions
