Java 內部類完整指南：從基礎到進階應用

什麼是內部類？

在 Java 面向對象程式設計中，我們可以在一個類的內部定義另一個類，這類稱為嵌套類。嵌套類主要分為兩類：靜態嵌套類和非靜態嵌套類（即內部類）。內部類是 Java 語言的重要特性，它幾乎可以出現在外部類的任何位置：與實例變量同級、方法內部，甚至作為表達式的一部分。

1. 普通內部類（非靜態內部類）

普通內部類持有對外部類實例的隱式引用，因此可以直接訪問外部類的所有成員（包括私有成員），外部類也同樣可以訪問內部類的私有成員。

基本語法示例

// 外部類
class OutterClass {
    // 內部類
    public class InnerClass {
        private int i = 0;
        public int getInt() {
            return i;
        }
    }
    
    public void proc() {
        InnerClass inClass = new InnerClass();
        System.out.println(inClass.getInt());
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        OutterClass outClass = new OutterClass();
        outClass.proc();
    }
}

相互訪問私有成員

class OutterClass {
    private int mOut = 10;
    
    public class InnerClass {
        private int mIn = 0;
        public void printOutPrivate() {
            // 直接訪問外部類私有成員
            System.out.println(mOut);
        }
    }
    
    public void printInPrivate() {
        InnerClass inClass = new InnerClass();
        // 直接訪問內部類私有成員
        System.out.println(inClass.mIn);
    }
}

同名成員變量的區分

當內外部類存在同名成員時，使用 OuterClass.this.member 訪問外部類成員：

class OutterClass {
    private int mMem = 10;
    
    public class InnerClass {
        private int mMem = 0;
        public void printOutPrivate() {
            System.out.println(OutterClass.this.mMem); // 訪問外部類的 mMem
        }
    }
}

創建普通內部類實例

必須先創建外部類實例，再通過外部類實例創建內部類：

OutterClass outClass = new OutterClass();
OutterClass.InnerClass inClass = outClass.new InnerClass();

或在外部類中提供工廠方法：

public InnerClass newInnerClass() {
    return new InnerClass();
}
// 使用
OutterClass.InnerClass inClass = outClass.newInnerClass();

2. 靜態內部類

在內部類前加 static 修飾符即成為靜態內部類。它類似於 C++ 的嵌套類，與普通內部類的關鍵區別：

• 無外部類實例引用，外部類僅作為命名空間
• 可以擁有靜態成員、靜態方法、靜態內部類
• 可直接創建實例，無需先創建外部類

class OutterClass {
    private int mMem = 0;
    
    static public class InnerClass {
        private int mMem = 0;
        public void printOutPrivate() {
            // 編譯錯誤：無法訪問外部類實例成員
            // System.out.println(OutterClass.this.mMem);
        }
    }
    
    public void printInPrivate() {
        InnerClass inClass = new InnerClass();
        System.out.println(inClass.mMem); // 可直接訪問靜態內部類成員
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 直接創建靜態內部類實例
        OutterClass.InnerClass inClass = new OutterClass.InnerClass();
        inClass.printOutPrivate();
    }
}

3. 局部內部類

定義在方法或代碼塊內部，作用域僅限於該塊。常用於實現接口並作為接口類型返回：

interface Talker {
    void Talk();
}

class OutterClass {
    public Talker getTalker() {
        // 方法內部類實現接口
        class SomeTalker implements Talker {
            public void Talk() {
                System.out.println("hello");
            }
        }
        return new SomeTalker();
    }
}

4. 匿名內部類

語法：new InterfaceName() {...} 或 new SuperclassName() {...}。無構造函數，若父類構造函數有參數需在創建時傳入。常用於事件監聽器、線程創建等場景：

OutterClass outClass = new OutterClass();
outClass.Talk(new Talker() {
    public void Talk() {
        System.out.println("hello");
    }
});

總結

內部類提供了更好的封裝性，能讓邏輯相關的類組織在一起。普通內部類適合需要訪問外部類實例狀態的場景；靜態內部類適合作為命名空間或工具類；局部/匿名內部類適合一次性使用、實現接口或回調的場景。合理使用內部類能使代碼結構更清晰、耦合度更低。