S07L05 - Java中的非静态内部类

精通 Non-Static Inner Classes in Java：初学者与开发者的全面指南

1. 介绍 ………………………………………………………………..第1页
2. 理解 Inner Classes ………………………………………………第3页
2.1. 什么是 Non-Static Inner Class? ………………………………第3页
2.2. 优势与应用场景 …………………………………………第4页
3. 探索示例代码 …………………………………………..第5页
3.1. 代码概览与结构 …………………………………第5页
3.2. 代码讲解与说明 …………………………第7页
3.3. 程序输出与解析 ………………………………第9页
4. 比较：Inner Classes 与 Static Nested Classes ………….第10页
5. 结论与扩展阅读 …………………………………第12页

1. 介绍

Java 中的 Non-static inner classes 允许在另一个 class 的主体内定义一个 class，提供了一种方便的机制来对仅在一个地方使用的 class 进行逻辑分组。在本电子书中，我们将通过一个示例项目代码深入探讨 Non-static inner classes 的内部工作原理。本文面向具有基本 Java 知识的初学者和开发者，内容涵盖：

对 inner class 概念的清晰说明
带有内联注释的详细代码示例
突出 Inner Classes 与 Static Nested Classes 关键差异的比较表
逐步代码讲解和输出解析

下表总结了本主题不同方面的比较：

特性	Non-Static Inner Classes	Static Nested Classes
与外部 class 实例的关联	隐式引用外部 class 实例	无隐式引用；独立于外部
实例化	需要一个外部 class 的实例	可在无需外部 class 实例的情况下实例化
使用场景	当 inner 方法需要访问外部实例成员时	当行为与外部 class 紧密相关但不需要外部实例时

在模拟现实组件时，Non-static inner classes 表现出色；例如，一个 Car class 拥有一个 Engine 作为其 inner class 以封装相关功能。

2. 理解 Inner Classes

2.1. 什么是 Non-Static Inner Class?

Non-static inner class 是在另一个 class 的主体内定义的 class。它可以直接访问其外部 class 的成员，包括私有成员。在我们的示例中，Shop class 使用名为 Lock 的 inner class 来表示锁定机制。

2.2. 优势与应用场景

优势：

对 class 进行逻辑分组
提高封装性
当 inner class 仅由外部 class 使用时，可增强可读性

应用场景：

模拟在现实中，一个组件自然而然是另一个的一部分
隐藏不需要在外部 class 中暴露的 class 细节

3. 探索示例代码

3.1. 代码概览与结构

该示例项目展示了 Non-static inner classes 的使用，其核心结构如下：

一个 main class (Main.java) 用于创建 Shop class 的实例。
一个 Shop class，其中包含一个名为 Lock 的 inner class。
inner class Lock 通过其 getter 和 setter 方法管理一个私有 boolean variable (locking)。
Shop class 提供了一个 method (shopStatus) 用于检查 Lock 的状态并打印相应输出。

以下是代码的示例版本：

/* Main.java */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 Shop 的实例。
        Shop shop = new Shop();
        // 根据 inner Lock 的状态显示 shop 状态。
        shop.shopStatus();
    }
}

/* Shop.java */
class Shop {
    // 创建 inner class Lock 的实例。
    private Lock lock = new Lock();

    // inner class 表示锁定机制。
    class Lock {
        // 私有 variable 表示锁定状态。
        private boolean locking = true; // 默认情况下，shop 被锁定。

        // getter 方法，用于获取 locking variable。
        public boolean isLocking() {
            return locking;
        }

        // setter 方法，用于设置 locking variable。
        public void setLocking(boolean locking) {
            this.locking = locking;
        }
    }

    // public method，用于显示 shop 状态。
    public void shopStatus() {
        // 检查 shop 是否 locked。
        if(lock.isLocking()) {
            System.out.println("Shop is closed");
        } else {
            System.out.println("Shop is open");
        }
    }

    // getter 方法，允许外部修改 lock 的实例。
    public Lock getLock() {
        return lock;
    }
}

/* Main.java */

public class Main {

public static void main(String[] args) {

// 创建 Shop 的实例。

Shop shop = new Shop();

// 根据 inner Lock 的状态显示 shop 状态。

shop.shopStatus();

}

/* Shop.java */

class Shop {

// 创建 inner class Lock 的实例。

private Lock lock = new Lock();

// inner class 表示锁定机制。

class Lock {

// 私有 variable 表示锁定状态。

private boolean locking = true; // 默认情况下，shop 被锁定。

// getter 方法，用于获取 locking variable。

public boolean isLocking() {

return locking;

}

// setter 方法，用于设置 locking variable。

public void setLocking(boolean locking) {

this.locking = locking;

}

// public method，用于显示 shop 状态。

public void shopStatus() {

// 检查 shop 是否 locked。

if(lock.isLocking()) {

System.out.println("Shop is closed");

} else {

System.out.println("Shop is open");

}

// getter 方法，允许外部修改 lock 的实例。

public Lock getLock() {

return lock;

}

3.2. 代码讲解与说明

让我们逐步解析代码：

步骤 1：创建 Shop 的实例
– 在 Main class 中，创建了 Shop class 的实例。该实例会自动创建 inner Lock 的实例。
步骤 2：定义 inner class (Lock)
– Lock inner class 包含一个名为 locking 的私有 boolean variable，其默认值设为 true，表示 shop 初始状态为 “closed”。
– 提供了 public getter (isLocking) 和 setter (setLocking) 方法供外部访问。
步骤 3：shopStatus 方法
– Shop class 包含一个 shopStatus() method，通过调用 lock.isLocking() 来检查 locking 状态。
– 根据返回的状态，打印出 “Shop is closed” 或 “Shop is open”。
步骤 4：访问 inner class
– 尽管 Lock 内的 getter 和 setter 方法均为 public，但访问它们需要一个 inner class 实例的引用。
– Shop class 提供了一个 getLock() method 返回 Lock 实例，以便在需要时从外部修改 locking 状态。

代码内注释：
// 创建 Shop 的实例。
// 在 Shop 内部，创建 Lock 的实例。
// shopStatus 根据 Lock 的状态打印 shop 状态。

3.3. 程序输出与解析

当程序从 Main class 运行时，预期输出为：

Shop is closed

1	Shop is closed

之所以出现该输出，是因为 inner Lock 对象在创建时默认将 locking 设置为 true。此外，文中讨论还暗示了一个细微差别：尽管 Lock 的 variable 的 getter 和 setter 均为 public，但由于封装实践和 Java inner classes 的设计细节，如果没有通过外部 Shop class 中的适当 method (getLock())，它们可能无法直接访问。建议通过实验这些访问模式来加深理解。

图示：Shop 与 Lock 之间的关系

┌─────────────┐
│ Shop │
└─────────────┘
│
▼
┌─────────────┐
│ Lock │
└─────────────┘

在此图中，Shop class 封装了 Lock inner class，表明 Lock 对象与 Shop 实例紧密耦合。

4. 比较：Inner Classes 与 Static Nested Classes

虽然我们的重点是 Non-static inner classes，但将其与 Static Nested Classes 进行比较也是有益的。以下是摘要比较表：

属性	Non-Static Inner Classes	Static Nested Classes
对外部 class 的引用	是，隐式引用	否，独立于外部
实例化要求	需要外部 class 的实例	不需要外部 class 的实例
使用环境	当 inner class 在逻辑上需要访问外部 class 的非 static 成员时	当行为属于外部 class 但不需要访问外部实例成员时

该表有助于在 Java 的设计决策背景下定位 Non-static inner classes。

5. 结论与扩展阅读

总之，Non-static inner classes 是在 Java 中组织代码的强大工具，尤其是当 inner class 与外部 class 的功能密切相关时。在我们的示例中，Shop 及其 inner Lock class 展示了一个实际的应用场景。关键点包括：

Non-static inner classes 可以访问外部 class 的成员。
当 inner 功能的范围受限时，它们能提供更好的封装性。
需要适当的 accessor methods (如 getLock()) 来管理 inner class 实例并保持封装。

如需进一步阅读，请查阅 Java 官方文档中的 inner classes 部分，并通过实验 Non-static 与 Static Nested Classes 来全面理解它们的影响。请记住，严格的测试和实践对于掌握这些概念至关重要。

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这就是我们关于 Java 中 Non-static inner classes 的全面指南。祝编程愉快，学习进步！

注：本文章由 AI 生成。