从反编译深入理解JAVA内部类类结构以及finalkeyword

1.为什么成员内部类能够无条件訪问外部类的成员？

　　在此之前，我们已经讨论过了成员内部类能够无条件訪问外部类的成员，那详细到底是怎样实现的呢？以下通过反编译字节码文件看看到底。其实，编译器在进行编译的时候，会将成员内部类单独编译成一个字节码文件。以下是Outter.java的代码：

public class Outter {
    private Inner inner = null;
    public Outter() {

    }

    public Inner getInnerInstance() {
        if(inner == null)
            inner = new Inner();
        return inner;
    }

    protected class Inner {
        public Inner() {

        }
    }
}

　　编译之后，出现了两个字节码文件：

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">

　　反编译Outter$Inner.class文件得到以下信息：

E:\Workspace\Test\bin\com\cxh\test2>javap -v Outter$Inner
Compiled from "Outter.java"
public class com.cxh.test2.Outter$Inner extends java.lang.Object
  SourceFile: "Outter.java"
  InnerClass:
   #24= #1 of #22; //Inner=class com/cxh/test2/Outter$Inner of class com/cxh/tes
t2/Outter
  minor version: 0
  major version: 50
  Constant pool:
const #1 = class        #2;     //  com/cxh/test2/Outter$Inner
const #2 = Asciz        com/cxh/test2/Outter$Inner;
const #3 = class        #4;     //  java/lang/Object
const #4 = Asciz        java/lang/Object;
const #5 = Asciz        this$0;
const #6 = Asciz        Lcom/cxh/test2/Outter;;
const #7 = Asciz        <init>;
const #8 = Asciz        (Lcom/cxh/test2/Outter;)V;
const #9 = Asciz        Code;
const #10 = Field       #1.#11; //  com/cxh/test2/Outter$Inner.this$0:Lcom/cxh/t
est2/Outter;
const #11 = NameAndType #5:#6;//  this$0:Lcom/cxh/test2/Outter;
const #12 = Method      #3.#13; //  java/lang/Object."<init>":()V
const #13 = NameAndType #7:#14;//  "<init>":()V
const #14 = Asciz       ()V;
const #15 = Asciz       LineNumberTable;
const #16 = Asciz       LocalVariableTable;
const #17 = Asciz       this;
const #18 = Asciz       Lcom/cxh/test2/Outter$Inner;;
const #19 = Asciz       SourceFile;
const #20 = Asciz       Outter.java;
const #21 = Asciz       InnerClasses;
const #22 = class       #23;    //  com/cxh/test2/Outter
const #23 = Asciz       com/cxh/test2/Outter;
const #24 = Asciz       Inner;

{
final com.cxh.test2.Outter this$0;

public com.cxh.test2.Outter$Inner(com.cxh.test2.Outter);
  Code:
   Stack=2, Locals=2, Args_size=2
   0:   aload_0
   1:   aload_1
   2:   putfield        #10; //Field this$0:Lcom/cxh/test2/Outter;
   5:   aload_0
   6:   invokespecial   #12; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   9:   return
  LineNumberTable:
   line 16: 0
   line 18: 9

  LocalVariableTable:
   Start  Length  Slot  Name   Signature
   0      10      0    this       Lcom/cxh/test2/Outter$Inner;

}

　　第11行到35行是常量池的内容。以下逐一第38行的内容：

final com.cxh.test2.Outter this$0;

　

　这行是一个指向外部类对象的指针，看到这里想必大家豁然开朗了。也就是说编译器会默觉得成员内部类加入了一个指向外部类对象的引用，那么这个引用是怎样赋初值的呢？以下接着看内部类的构造器：

public com.cxh.test2.Outter$Inner(com.cxh.test2.Outter);

　　从这里能够看出，尽管我们在定义的内部类的构造器是无參构造器，编译器还是会默认加入一个參数，该參数的类型为指向外部类对象的一个引用，所以成员内部类中的Outter this&0 指针便指向了外部类对象，因此能够在成员内部类中任意訪问外部类的成员。

从这里也间接说明了成员内部类是依赖于外部类的。假设没有创建外部类的对象，则无法对Outter
this&0引用进行初始化赋值。也就无法创建成员内部类的对象了。所以，假设在外部类没有人引用的时候。而成员内部类有人引用，外部类由于被内部类引用所以不会被回收。这就是Android中常见的Activity内存泄露产生的原因。

2.为什么局部内部类和匿名内部类仅仅能訪问局部final变量？

　　想必这个问题也以前困扰过非常多人，在讨论这个问题之前。先看以下这段代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {

    }

    public void test(final int b) {
        final int a = 10;
        new Thread(){
            public void run() {
                System.out.println(a);
                System.out.println(b);
            };
        }.start();
    }
}

　　这段代码会被编译成两个class文件：Test.class和Test1.class。默认情况下，编译器会为匿名内部类和局部内部类起名为Outterx.class（x为正整数）。

　　

　　依据上图可知，test方法中的匿名内部类的名字被起为 Test$1。

　　上段代码中。假设把变量a和b前面的任一个final去掉。这段代码都编译只是。我们先考虑这样一个问题：

　　当test方法运行完成之后，变量a的生命周期就结束了，而此时Thread对象的生命周期非常可能还没有结束，那么在Thread的run方法中继续訪问变量a就变成不可能了。可是又要实现这种效果，怎么办呢？Java採用了 复制  的手段来解决问题。将这段代码的字节码反编译能够得到以下的内容：

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">

我们看到在run方法中有一条指令：

bipush 10

这条指令表示将操作数10压栈。表示使用的是一个本地局部变量。这个过程是在编译期间由编译器默认进行，假设这个变量的值在编译期间能够确定。则编译器默认会在匿名内部类（局部内部类）的常量池中加入一个内容相等的字面量或直接将对应的字节码嵌入到运行字节码中。

这样一来，匿名内部类使用的变量是还有一个局部变量，仅仅只是值和方法中局部变量的值相等，因此和方法中的局部变量全然独立开。

　　以下再看一个样例：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {

    }

    public void test(final int a) {
        new Thread(){
            public void run() {
                System.out.println(a);
            };
        }.start();
    }
}

反编译得到：

　　我们看到匿名内部类Test$1的构造器含有两个參数。一个是指向外部类对象的引用。一个是int型变量，非常显然，这里是将变量test方法中的形參a以參数的形式传进来对匿名内部类中的拷贝（变量a的拷贝）进行赋值初始化。

　　也就说假设局部变量的值在编译期间就能够确定。则直接在匿名内部里面创建一个拷贝。假设局部变量的值无法在编译期间确定。则通过构造器传參的方式来对拷贝进行初始化赋值。

　　从上面能够看出，在run方法中訪问的变量a根本就不是test方法中的局部变量a。

这样一来就攻克了前面所说的 生命周期不一致的问题。可是新的问题又来了，既然在run方法中訪问的变量a和test方法中的变量a不是同一个变量，当在run方法中改变变量a的值的话，会出现什么情况？

　　对，会造成数据不一致性，这样就达不到原本的意图和要求。

为了解决问题。java编译器就限定必须将变量a限制为final变量。不同意对变量a进行更改（对于引用类型的变量，是不同意指向新的对象），这样数据不一致性的问题就得以攻克了。

　　到这里，想必大家应该清楚为何 方法中的局部变量和形參都必须用final进行限定了。

　　3.静态内部类有特殊的地方吗？

　　从前面能够知道，静态内部类是不依赖于外部类的，也就说能够在不创建外部类对象的情况下创建内部类的对象。

另外，静态内部类是不持有指向外部类对象的引用的，这个读者能够自己尝试反编译class文件看一下就知道了，是没有Outter this&0引用的。