Java內部類的典型場景應用

Java內部類是Java語言中一個非常有用的概念，實際上，Java內部類可以說是Java語言中最為特殊和神秘的特性之一。Java內部類的一個重要作用就是提供了一種實現多重繼承的方式，同時也可以將代碼更好地組織和封裝。除此之外，內部類還有許多其他的應用場景。在這篇文章中，我們將從多個方面探索Java內部類的典型場景應用。

一、局部內部類與匿名內部類

局部內部類和匿名內部類可以說是內部類的兩種典型形式。局部內部類定義在一個方法中，而匿名內部類則是沒有名字的內部類。這兩種內部類主要用於實現某些特殊的場景需求，例如：

1. 實現回調函數

回調函數是一種常見的設計模式，它的主要思想是在某個對象上註冊一個回調函數，並在需要的時候調用該回調函數。Java中的回調函數可以使用接口來實現，而內部類則可以作為接口的實現。

interface Callback{
    void result(int answer);
}

class Client {
    void askQuestion(Callback callback) {
        // ... 一些處理邏輯 ...
        callback.result(42);
    }
}

class Main {
    static public void main(String[] args) {
        Client client = new Client();
        client.askQuestion(new Callback() {
            @Override
            public void result(int answer) {
                System.out.println("The answer is " + answer);
            }
        });
    }
}

在這個例子中，askQuestion()方法接收一個實現了Callback接口的對象，當處理邏輯完成後調用該對象的result()方法。Client類不需要知道Callback接口的具體實現，這也使得代碼更加靈活且可擴展。

2. 實現抽象類

內部類還可以實現抽象類，這種方式可以方便地實現一些類似於模板方法等設計模式，例如：

abstract class Person {
    void speak() {
        System.out.println(getName() + " is speaking.");
    }
    abstract String getName();
}

class Main {
    static public void main(String[] args) {
        new Person() {
            @Override
            String getName() {
                return "Tom";
            }
        }.speak();
    }
}

在這個例子中，我們定義了一個抽象類Person，它的子類必須實現getName()方法，當調用speak()方法時，它會輸出“Tom is speaking.”。在main()方法中，我們使用匿名內部類來實現了Person抽象類，這也允許我們在不創建新的類的情況下，直接使用Person類。

二、靜態內部類

靜態內部類是與外部類沒有任何聯繫的內部類，它可以用於實現一些獨立的靜態方法或靜態變量，也可用於實現單例模式等。靜態內部類的典型應用場景如下：

1. 實現單例模式

單例模式是一種常見的設計模式，它的主要目的是保證某個類只有一個實例，並提供全局訪問的接口。靜態內部類可以非常容易地實現單例模式，如下所示：

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

在這個例子中，我們定義了一個私有構造函數和一個共有的getInstance()方法，通過靜態內部類SingletonHolder實現了懶加載及線程安全的單例模式。值得注意的是，這種實現方式只有在METHOD_A方法被調用的情況下，才會創建SingletonHolder實例，也就是說，我們可以延遲加載Singleton實例以優化性能。

2. 實現工具類

靜態內部類還可以用於實現一些工具類，這樣可以在不污染外部類的情況下，輕鬆地實現一些工具函數，例如：

public class StringUtil {
    public static boolean isNullOrEmpty(String s) {
        return s == null || s.isEmpty();
    }
    private static class Tester {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println(StringUtil.isNullOrEmpty(null));
            System.out.println(StringUtil.isNullOrEmpty(""));
            System.out.println(StringUtil.isNullOrEmpty("hello"));
        }
    }
}

在這個例子中，我們定義了一個靜態方法isNullOrEmpty()來判斷一個字符串是否為空，而Tester類則用於測試isNullOrEmpty()方法的正確性。由於Tester類是私有的靜態內部類，因此外部類的用戶無法直接訪問它，這樣也就保護了內部的測試邏輯。

三、成員內部類

成員內部類是最為常見的內部類形式，它是定義在外部類的成員位置的內部類，可以直接訪問外部類的成員變量和方法。成員內部類的應用場景主要包括了以下兩個方面：

1. 實現迭代器

迭代器是一個常見的設計模式，它可以在不暴露集合元素存儲方式的情況下，實現對集合元素的遍歷。Java中的Iterator接口就是一個典型的迭代器接口，而成員內部類則可以方便地實現該接口，例如：

public class SimpleList {
    private final Object[] elements;
    public SimpleList(Object... elements) {
        this.elements = elements;
    }
    public Iterator