# Java中为什么内部类可以访问外部类的成员 本文主要通过实例源码与反编译详细分析了Java中为什么内部类可以访问外部类的成员。 > 更多文章欢迎访问我的个人博客-->[探索云原生](https://www.lixueduan.com/) ## 1. 概述 **内部类就是定义在一个类内部的类**。 定义在类内部的类有两种情况： * 一种是被static关键字修饰的， 叫做静态内部类. * 另一种是不被static关键字修饰的， 就是普通内部类。 **注**：在下文中所提到的内部类都是指这种不被static关键字修饰的普通内部类 静态内部类虽然也定义在外部类的里面， 但是它只是在形式上（写法上）和外部类有关系， 其实在逻辑上和外部类并没有直接的关系。而一般的内部类，不仅在形式上和外部类有关系（写在外部类的里面）， 在逻辑上也和外部类有联系。 这种逻辑上的关系可以总结为以下两点： * 1.内部类对象的创建依赖于外部类对象 * 2.内部类对象持有指向外部类对象的引用。 上边的第二条可以解释为什么在内部类中可以访问外部类的成员。就是因为内部类对象持有外部类对象的引用。 ## 2. 测试 ### 2.1 测试类 ```java public class Outer { int outerField = 0; class Inner{ void InnerMethod(){ int i = outerField; } } } ``` 虽然这两个类写在同一个文件中， 但是编译完成后， 还是生成各自的class文件： ![local](https://github.com/lixd/blog/raw/master/images/java/javase/inner-out-class.png ) ### 2.2 反编译 这里我们的目的是探究内部类的行为， 所以只反编译内部类的 class 文件 Outer$Inner.class 。 在命令行中， 切换到工程的bin目录， 输入以下命令反编译这个类文件： ```cmd javap -classpath . -v Outer$Inner ``` > `-classpath .` :  说明在当前目录下寻找要反编译的class文件 > `-v`   : 加上这个参数输出的信息比较全面。包括常量池和方法内的局部变量表， 行号， 访问标志等等。 ```java D:\lillusory\Java\work_idea\java-learning\target\classes\jvm\innerclass>javap -c lasspath . -v Outer$Inner 警告: 二进制文件Outer$Inner包含jvm.innerclass.Outer$Inner Classfile /D:/lillusory/Java/work_idea/java-learning/target/classes/jvm/innercla ss/Outer$Inner.class Last modified 2019-4-29; size 596 bytes MD5 checksum 1c7365a21e81dd01b3c6b115c1a72484 Compiled from "Outer.java" class jvm.innerclass.Outer$Inner minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_SUPER Constant pool: #1 = Fieldref #4.#24 // jvm/innerclass/Outer$Inner.this$0:L jvm/innerclass/Outer; #2 = Methodref #5.#25 // java/lang/Object."":()V #3 = Fieldref #26.#27 // jvm/innerclass/Outer.outerField:I #4 = Class #28 // jvm/innerclass/Outer$Inner #5 = Class #29 // java/lang/Object #6 = Utf8 this$0 #7 = Utf8 Ljvm/innerclass/Outer; #8 = Utf8 #9 = Utf8 (Ljvm/innerclass/Outer;)V #10 = Utf8 Code #11 = Utf8 LineNumberTable #12 = Utf8 LocalVariableTable #13 = Utf8 this #14 = Utf8 Inner #15 = Utf8 InnerClasses #16 = Utf8 Ljvm/innerclass/Outer$Inner; #17 = Utf8 MethodParameters #18 = Utf8 InnerMethod #19 = Utf8 ()V #20 = Utf8 i #21 = Utf8 I #22 = Utf8 SourceFile #23 = Utf8 Outer.java #24 = NameAndType #6:#7 // this$0:Ljvm/innerclass/Outer; #25 = NameAndType #8:#19 // "":()V #26 = Class #30 // jvm/innerclass/Outer #27 = NameAndType #31:#21 // outerField:I #28 = Utf8 jvm/innerclass/Outer$Inner #29 = Utf8 java/lang/Object #30 = Utf8 jvm/innerclass/Outer #31 = Utf8 outerField { final jvm.innerclass.Outer this$0; descriptor: Ljvm/innerclass/Outer; flags: ACC_FINAL, ACC_SYNTHETIC jvm.innerclass.Outer$Inner(jvm.innerclass.Outer); descriptor: (Ljvm/innerclass/Outer;)V flags: Code: stack=2, locals=2, args_size=2 0: aload_0 1: aload_1 2: putfield #1 // Field this$0:Ljvm/innerclass/Ou ter; 5: aload_0 6: invokespecial #2 // Method java/lang/Object." ":()V 9: return LineNumberTable: line 9: 0 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 10 0 this Ljvm/innerclass/Outer$Inner; 0 10 1 this$0 Ljvm/innerclass/Outer; MethodParameters: Name Flags this$0 final mandated void InnerMethod(); descriptor: ()V flags: Code: stack=1, locals=2, args_size=1 0: aload_0 1: getfield #1 // Field this$0:Ljvm/innerclass/Ou ter; 4: getfield #3 // Field jvm/innerclass/Outer.oute rField:I 7: istore_1 8: return LineNumberTable: line 11: 0 line 12: 8 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 9 0 this Ljvm/innerclass/Outer$Inner; 8 1 1 i I } SourceFile: "Outer.java" InnerClasses: #14= #4 of #26; //Inner=class jvm/innerclass/Outer$Inner of class jvm/inner class/Outer ``` ### 2.3 解析 暂时不看常量池等其他信息，从50行开始，可以看到第一行信息如下： ```java final jvm.innerclass.Outer this$0; ``` 这句话的意思是， 在内部类`Outer$Inner`中， 存在一个名字为`this$0` ， 类型为`jvm.innerclass.Outer`的成员变量， 并且这个变量是`final`的。 其实这个就是所谓的“在内部类对象中存在的指向外部类对象的引用”。 但是我们在定义这个内部类的时候， 并没有声明它， 所以这个成员变量是编译器加上的。 虽然编译器在创建内部类时为它加上了一个指向外部类的引用， 但是这个引用是怎样赋值的呢？毕竟必须先给他赋值，它才能指向外部类对象。 下面我们把注意力转移到构造函数上,下面这段输出是关于构造函数的信息: ```java jvm.innerclass.Outer$Inner(jvm.innerclass.Outer); descriptor: (Ljvm/innerclass/Outer;)V flags: Code: stack=2, locals=2, args_size=2 0: aload_0 1: aload_1 2: putfield #1 // Field this$0:Ljvm/innerclass/Outer; 5: aload_0 6: invokespecial #2 // Method java/lang/Object."":()V 9: return LineNumberTable: line 9: 0 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 10 0 this Ljvm/innerclass/Outer$Inner; 0 10 1 this$0 Ljvm/innerclass/Outer; ``` 我们知道， **如果在一个类中， 不声明构造方法的话， 编译器会默认添加一个无参数的构造方法**。 但是这句话在这里就行不通了， 因为我们明明看到， 这个构造函数有一个构造方法， 并且类型为Outer。 所以说，**编译器会为内部类的构造方法添加一个参数， 参数的类型就是外部类的类型**。 下面我们看看在构造参数中如何使用这个默认添加的参数。 我们来分析一下构造方法的字节码。 下面是每行字节码的意义： ```java aload_0 ： ``` 将局部变量表中的第一个引用变量加载到操作数栈。 这里有几点需要说明。 * 1.局部变量表中的变量在方法执行前就已经初始化完成； * 2.局部变量表中的变量包括方法的参数； * 3.操作数栈就是执行当前代码的栈； * 4.成员方法的局部变量表中的第一个变量永远是this； **所以这句话的意思是： 将this引用从局部变量表加载到操作数栈**。 ```java aload_1： ``` 将局部变量表中的第二个引用变量加载到操作数栈。 这里加载的变量就是构造方法中的Outer类型的参数 . ```java putfield #1 // Field this$0:Ljvm/innerclass/Outer; ``` 使用操作数栈顶端的引用变量为指定的成员变量赋值。 这里的意思是将外面传入的`Outer`类型的参数赋给成员变量`this$0` 。 这一句`putfield`字节码就揭示了， 指向外部类对象的这个引用变量是如何赋值的。 后面几句如下： ```JAVA 5: aload_0 6: invokespecial #2 // Method java/lang/Object."":()V 9: return ``` 大致就是**使用this引用调用父类（Object）的构造方法然后返回**。 **这也印证了上面所说的内部类和外部类逻辑关系的第一条： 内部类对象的创建依赖于外部类对象**。 在内部类的 InnerMethod 方法中， 访问了外部类的成员变量 outerField， 下面的字节码揭示了访问是如何进行的： ```java void InnerMethod(); descriptor: ()V flags: Code: stack=1, locals=2, args_size=1 0: aload_0 1: getfield #1 // Field this$0:Ljvm/innerclass/Outer; 4: getfield #3 // Field jvm/innerclass/Outer.outerField:I 7: istore_1 8: return LineNumberTable: line 11: 0 line 12: 8 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 9 0 this Ljvm/innerclass/Outer$Inner; 8 1 1 i I ``` ```java getfield #1 // Field this$0:Ljvm/innerclass/Outer; ``` 将成员变量`this$0`加载到操作数栈上来 ```java getfield #3 // Field jvm/innerclass/Outer.outerField:I ``` 使用上面加载的this$0引用， 将外部类的成员变量outerField加载到操作数栈 ```java istore_1 ``` 将操作数栈顶端的int类型的值保存到局部变量表中的第二个变量上（注意， 第一个局部变量被 this 占用， 第二个局部变量是 i）。操作数栈顶端的 int 型变量就是上一步加载的 outerField 变量。 **所以， 这句字节码的含义就是： 使用`outerField`为i赋值**。 上面三步就是内部类中是如何通过指向外部类对象的引用， 来访问外部类成员的。 ## 3. 总结 本文通过反编译内部类的字节码， 说明了内部类是如何访问外部类对象的成员的，除此之外， 我们也对编译器的行为有了一些了解， 编译器在编译时会自动加上一些逻辑， 这正是我们感觉困惑的原因。 关于内部类如何访问外部类的成员， 分析之后其实也很简单， 主要是通过以下几步做到的： * 1.编译器自动为内部类添加一个成员变量， 这个成员变量的类型和外部类的类型相同， 这个成员变量就是指向外部类对象的引用； * 2.编译器自动为内部类的构造方法添加一个参数， 参数的类型是外部类的类型， 在构造方法内部使用这个参数为1中添加的成员变量赋值； * 3.在调用内部类的构造函数初始化内部类对象时， 会默认传入外部类的引用。 ## 4. 参考 `https://blog.csdn.net/weixin_39214481/article/details/80372676` --- > 作者: [意琦行](https://github.com/lixd) > URL: https://www.lixueduan.com/posts/java/04-java-innerclass-outerclass-membervariable/