2.3.3 内部类
在一个.java 源文件中，只能定义一个类名与文件名完全一致的公开类，使用public class 关键字来修饰。但在面向对象语言中，任何一个类都可以在内部定义另外一个类，前者为外部类，后者为内部类。内部类本身就是类的一个属性，与其他属性定义方式一致。比如，属性字段private static String str，由访问控制符、是否静态、类型、变量名组成，而内部类 private static class Inner{}，也是按这样的顺序来定义的，类型可以为class、enum，甚至是interface，当然在内部类中定义接口是不推荐的。内部类可以是静态和非静态的，它可以出现在属性定义、方法体和表达式中，甚至可以匿名出现，具体分为如下四种。
- 静态内部类，如：static class StaticInnerClass{}；
- 成员内部类，如：private class InstanceInnerClass{}；
- 局部内部类，定义在方法或者表达式内部；
- 匿名内部类，如：(new Thread(){}).start()。
如下是最精简的4 种内部类定义方式：
public class OuterClass {
// 成员内部类
private class InstanceInnerClass {}
// 静态内部类
static class StaticInnerClass {}
public static void main(String[] args) {
// 两个匿名内部类，分别对应图2-1 所示的OuterClass$1 和OuterClass$2
(new Thread() {}).start();
(new Thread() {}).start();
// 两个方法内部类，分别对应图2-1 所示的OuterClass$1MethodClass1 和
// OuterClass$1MethodClass2
class MethodClass1 {}
class MethodClass2 {}
}
}
无论是什么类型的内部类，都会编译成一个独立的.class 文件，如图2-1 所示。
图2-1 外部类和内部类.class 文件
外部类与内部类之间使用$ 符号分隔，其中匿名内部类使用数字进行编号，而方法内部类，使用编号加方法名称来标识是哪个方法。匿名内部类和静态内部类是比较常用的方式。在本书的示例代码中经常使用匿名类来启动线程，节约了若干行代码。而静态内部类是最常用的内部表现形式，外部可以使用OuterClass.StaticInnerClass 直接访问，内部类加载与外部类通常不在同一个阶段进行，在JDK 源码中，定义包内可见静态内部类的方式很常见，这样做的好处是：
（1）作用域不会扩散到包外。
（2）可以通过“外部类. 内部类”的方式直接访问。
（3）内部类可以访问外部类中的所有静态属性和方法。
static class Node implements Map.Entry {
final int hash;
final K key;
volatile V val;
volatile Node next;
}
如上所示的源码是在ConcurrentHashMap 中定义的Node 静态内部类，用于表示一个节点数据，属于包内可见，包内其他集合要用到这个Node 时，直接使用ConcurrentHashMap.Node。仅包内可见，可以阻止外部程序随意使用此类来生成对象，Node 的父类Entry 是Map 的静态内部类，之所以可以被Node 成功继承，是因为两个外部类同属一个包。在JDK 源码中，使用内部类封装某种属性和操作的方式比较常见，比如应用类加载器Launcher 的AppClassLoader，ReentrantLock 中继承自AbstractQueuedSynchronizer 的内部类Sync，ArrayList 中的私有静态内部类SubList。内部类中还可以定义内部类，形成多层嵌套，如在ThreadLocal 静态内部类ThreadLocalMap 中还定义一个内部类Entry，如图2-2 所示。
图2-2 ThreadLocalMap 的内部类Entry
因为访问权限可见，所以在同一包内的Thread 可以直接使用如下方式声明自己的属性：
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
2.3.4 访问权限控制
面向对象的核心思想之一就是封装，只把有限的方法和成员公开给别人，这也是迪米特法则的内在要求，使外部调用方对方法体内的实现细节知道得尽可能少。如何实现封装呢？需要使用某些关键字来限制类外部对类内属性和方法的随意访问，这些关键字就是访问权限控制符。在详细介绍访问权限之前，我们明确一个概念——是否可见，如下示例代码：
package a;
public class VisibleScope {
public void publicMethod(){}
protected void protectedMethod(){}
void noneMethod(){}
private void privateMethod(){}
}
在package b 中，图2-3 左侧对VisibleScope 类进行实例化，通过引用变量，仅能看到publicMethod() 方法，我们称为publicMethod() 方法是当前可见的；使用同一个类，图2-3 右侧对VisibleScope 子类VisibleScopeInvoke 进行实例化，通过引用变量，可以看到两个方法，新增了红色框内的protectedMethod() 方法，那么这两个方法是当前可见的；如果这个类也在package a 中，那么noneMethod 是可见的；在任何情况下，类外部实例化出来的对象均无法调用私有方法，比如本示例中的privateMethod 方法。
图2-3 方法可见范围示例代码
Java 中的访问权限包括四个等级，权限控制严格程度由低到高，如表2-2 所示。
表2-2 访问权限控制及可见范围
- public：可以修饰外部类、属性、方法，表示公开的、无限制的，是访问限制最松的一级，被其修饰的类、属性和方法不仅可以被包内访问，还可以跨类、跨包访问，甚至允许跨工程访问。
- protected:只能修饰属性和方法，表示受保护的、有限制的，被其修饰的属 性和方法能被包内及包外子类访问，但不能被子类对象直接访问。注意，即使并非继承关系，protected 属 性和方法在同一包内也是可见的。
- 无：即无任何访问权限控制符，如示例中的 noneMethod 方法，没有任何修饰符。千万不要说成default，它并非访问权限控制符的关键字，另外，在JDK8 接口中引入default 默认方法实现，更加容易混淆两者释义。无访问权限控制符仅对包内可见。虽然无访问权限控制符还可以修饰外部类，但是定义外部类极少使用无控制符的方式，要么定义为内部类，功能内聚；要么定义公开类，即public class，包外也可以实例化。
- private：只能修饰属性、方法、内部类。表示“私有的”，是访问限制最严格的一级，被其修饰的属性或方法只能在该类内部访问，子类、包内均不能访问，更不允许跨包访问。
由此可见，不同的访问权限控制符对应的可见范围不同。在定义类时，要慎重思考该方法、属性、内部类的访问权限，提倡严控访问范围。过于宽泛的访问范围不利于模块间解耦及未来的代码维护。试想，在进行代码重构时，private 方法过旧，我们可以直接删除，且无后顾之忧。可是如果想删除一个public 的方法，是不是要谨慎又谨慎地检查是否被调用。变量就像自己的小孩，要尽量控制在自己的视线范围内，如果作用域太大，无限制地到处乱跑，就会担心其安危。因此，在定义类时，推荐访问控制级别从严处理：
（1） 如果不允许外部直接通过new 创建对象，构造方法必须是private。
（2） 工具类不允许有public 或default 构造方法。
（3） 类非static 成员变量并且与子类共享，必须是protected。
（4） 类非static 成员变量并且仅在本类使用，必须是private。
（5） 类static 成员变量如果仅在本类使用，必须是private。
（6） 若是static 成员变量，必须考虑是否为final。
（7） 类成员方法只供类内部调用，必须是private。
（8） 类成员方法只对继承类公开，那么限制为protected。