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Java 匿名内部类

什么是匿名内部类？​

匿名内部类是Java中一种特殊的内部类，它没有明确的类名。这种类在声明的同时就完成了实例化，因此只能使用一次。匿名内部类通常用于实现接口或扩展类，尤其是当这些实现或扩展仅在程序中使用一次时。

提示

匿名内部类的名称由编译器自动生成，通常是外部类名加上一个美元符号和数字，如OuterClass$1。

匿名内部类的语法​

匿名内部类的基本语法如下：

java
// 继承类的匿名内部类
new 父类名() {
    // 类体部分，可以重写方法
};

// 实现接口的匿名内部类
new 接口名() {
    // 接口实现部分
};

匿名内部类的基本用法​

示例1：实现接口​

下面是一个实现Runnable接口的匿名内部类示例：

java
public class AnonymousInnerClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用匿名内部类实现Runnable接口
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("这是通过匿名内部类实现的Runnable接口");
            }
        };
        
        // 使用这个匿名内部类实例
        Thread thread = new Thread(runnable);
        thread.start();
    }
}

输出：

这是通过匿名内部类实现的Runnable接口

示例2：继承抽象类​

java
abstract class Animal {
    abstract void makeSound();
}

public class AnonymousInnerClassDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用匿名内部类继承抽象类
        Animal dog = new Animal() {
            @Override
            void makeSound() {
                System.out.println("汪汪汪！");
            }
        };
        
        dog.makeSound();
        
        // 另一个匿名内部类实例
        Animal cat = new Animal() {
            @Override
            void makeSound() {
                System.out.println("喵喵喵！");
            }
        };
        
        cat.makeSound();
    }
}

输出：

汪汪汪！
喵喵喵！

匿名内部类的特点​

1. 只能使用一次​

匿名内部类在创建后只能使用一次，无法重复使用。

2. 可以访问外部类的成员​

与其他内部类一样，匿名内部类可以访问外部类的所有成员（包括私有成员）。

java
public class OuterClass {
    private int num = 10;
    
    public void display() {
        // 创建接口的匿名实现类
        InterfaceExample example = new InterfaceExample() {
            @Override
            public void show() {
                // 访问外部类的私有变量
                System.out.println("外部类的num值为: " + num);
            }
        };
        
        example.show();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        OuterClass outer = new OuterClass();
        outer.display();
    }
}

interface InterfaceExample {
    void show();
}

输出：

外部类的num值为: 10

3. 访问局部变量的限制​

匿名内部类可以访问所在方法的局部变量，但这些变量必须是final或实际上是final的（Java 8+）。

java
public class LocalVariableAccess {
    public void greet() {
        // 实际上是final的变量
        String message = "Hello";
        
        Greeting greeting = new Greeting() {
            @Override
            public void sayHello() {
                // 访问局部变量message
                System.out.println(message + " World!");
                
                // 下面的代码会导致编译错误
                // message = "Hi"; // 无法修改，因为实际上是final的
            }
        };
        
        greeting.sayHello();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        LocalVariableAccess obj = new LocalVariableAccess();
        obj.greet();
    }
}

interface Greeting {
    void sayHello();
}

输出：

Hello World!
警告

在Java 8之前，如果匿名内部类访问局部变量，需要明确将该变量声明为final。 Java 8引入了"effectively final"的概念，如果一个变量在初始化后没有被修改，它就被视为effectively final，可以被匿名内部类访问。

匿名内部类的实际应用场景​

1. 事件处理​

Java中的GUI编程（如Swing）中，匿名内部类广泛用于事件处理：

java
import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;

public class ButtonClickDemo {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("按钮点击示例");
        JButton button = new JButton("点击我");
        
        // 使用匿名内部类处理按钮点击事件
        button.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                JOptionPane.showMessageDialog(frame, "按钮被点击了！");
            }
        });
        
        frame.add(button);
        frame.setSize(300, 200);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setVisible(true);
    }
}

2. 线程创建​

创建和启动线程的简便方法：

java
public class ThreadExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用匿名内部类创建线程
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for(int i = 1; i <= 5; i++) {
                    System.out.println("线程执行: 计数 " + i);
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        
        thread.start();
        System.out.println("主线程继续执行...");
    }
}

输出：

主线程继续执行...
线程执行: 计数 1
线程执行: 计数 2
线程执行: 计数 3
线程执行: 计数 4
线程执行: 计数 5

3. 比较器实现​

在集合排序时使用匿名内部类实现比较器：

java
import java.util.*;

public class ComparatorExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Person> personList = new ArrayList<>();
        personList.add(new Person("张三", 25));
        personList.add(new Person("李四", 30));
        personList.add(new Person("王五", 20));
        
        // 使用匿名内部类实现Comparator接口
        Collections.sort(personList, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person p1, Person p2) {
                return p1.getAge() - p2.getAge(); // 按年龄升序排序
            }
        });
        
        // 打印排序后的列表
        for(Person person : personList) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

输出：

Person{name='王五', age=20}
Person{name='张三', age=25}
Person{name='李四', age=30}

匿名内部类与Lambda表达式​

Java 8引入的Lambda表达式可以在很多情况下替代匿名内部类，使代码更简洁。当匿名内部类实现的是只有一个抽象方法的接口（函数式接口）时，可以使用Lambda表达式。

比较匿名内部类和Lambda表达式​

java
import java.util.*;

public class LambdaVsAnonymous {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Alice", "Bob", "John");
        
        // 使用匿名内部类
        System.out.println("使用匿名内部类排序:");
        Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                return s1.length() - s2.length();
            }
        });
        System.out.println(names);
        
        // 重新排序
        names = Arrays.asList("Tom", "Alice", "Bob", "John");
        
        // 使用Lambda表达式
        System.out.println("使用Lambda表达式排序:");
        Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.length() - s2.length());
        System.out.println(names);
    }
}

输出：

使用匿名内部类排序:
[Tom, Bob, John, Alice]
使用Lambda表达式排序:
[Tom, Bob, John, Alice]
提示

虽然Lambda表达式可以替代匿名内部类，但两者有一些细微的区别：

  1. this引用：在匿名内部类中，this指向匿名内部类实例；而在Lambda表达式中，this指向包含Lambda的外部类实例
  2. 编译方式：匿名内部类编译为独立的类文件，Lambda表达式则使用invokedynamic指令

匿名内部类的局限性​

  1. 不能有构造函数：匿名内部类没有名称，所以不能有显式的构造函数
  2. 不能同时继承类和实现接口：只能选择一种
  3. 不能是静态的：匿名内部类总是与特定实例相关联
  4. 可读性问题：大型匿名内部类可能影响代码可读性

匿名内部类的内存考虑​

匿名内部类会持有外部类的引用，可能导致内存泄漏，特别是在长时间运行的应用中。如果匿名内部类的生命周期比外部类长，应当注意避免不必要的引用。

总结​

匿名内部类是Java中一个强大的特性，它允许我们在需要临时使用一个接口或类的实现时，直接在代码中就地声明和实例化。主要特点包括：

  1. 没有明确的类名，声明的同时就被实例化
  2. 可以实现接口或继承类，但不能两者兼具
  3. 能够访问外部类的所有成员，包括私有成员
  4. 可以访问局部变量，但这些变量必须是final或effectively final
  5. 常用于事件处理、线程创建、比较器等场景
  6. 在Java 8后，对于函数式接口可以被Lambda表达式替代

匿名内部类为Java的面向对象编程提供了更大的灵活性，尤其适合于只需使用一次的类实现。

练习​

为了巩固对匿名内部类的理解，请尝试以下练习：

  1. 创建一个自定义接口Calculator，包含一个calculate(int a, int b)方法，并使用匿名内部类实现加、减、乘、除四种不同的计算器
  2. 使用匿名内部类实现一个文件过滤器，过滤出目录中所有的.java文件
  3. 创建一个带有定时功能的程序，使用匿名内部类实现TimerTask接口，每隔1秒打印当前时间

扩展阅读​

  • Java官方文档中关于内部类的部分
  • 深入理解匿名内部类与Lambda表达式的区别
  • 设计模式中匿名内部类的应用，如观察者模式、策略模式等

通过本章的学习，你应当能够理解匿名内部类的概念、语法和使用场景，能够在实际编程中正确应用匿名内部类来简化代码结构。随着对Java的深入学习，你会发现匿名内部类是一个非常实用的编程工具。