对Java嵌套类的讨论(上)

　　摘要：与字段和方法类似，Java允许类是其它类的成员。在这里，我们将嵌套类分为4种--嵌套顶级类（nested top-level classes），成员内部类（instance inner classes），本地内部类（local inner classes）和匿名内部类（anonymous inner classes）。
　　在教授Java时，我经常发现学生尝试在方法中声明其它的方法。不过，与Pascal语言不同--Pascal允许嵌套声明过程procedures（与方法类似），而Java是不允许这样做的。对于以下的代码，尝试在outerMethod()中声明innerMethod()方法，编译时将会通不过。
　　void outerMethod ()
　　{
　　void innerMethod ()
　　{
　　}
　　}
　　不过，由Java语言规范1.1开始，Java就支持类嵌套；Java编译器允许一个类出现在另一个类中。以下的代码段就展示了如何在outerClass类中嵌套innerClass类。
　　class outerClass
　　{
　　class innerClass
　　{
　　}
　　}
　　为什么Java支持类嵌套，还有Java支持哪些类嵌套？以下的部分将会回答这些问题，当你读完这篇文章，你就会学习到类嵌套的相关知识，并且运用它来写出强大的Java程序。首先我们先来看一下为什么Java支持类嵌套。
　　注意：在发布JDK1.1后，Sun发布了内部类规范的文档。该文档谈到嵌套顶级类和内部类的运用。在读完这篇文章后，我强烈建议你浏览这些文档。 中国网管论坛bbs.bitsCN.com
　　为什么Java支持类嵌套？
　　Java并非一定要支持类嵌套。实际上，如果你看过内部类规范文档，你将会发现类嵌套的应用在哪里。不过，Java支持类嵌套至少有两个好处：
　　.令源代码更加清晰
　　.减少命名的冲突
　　通过类嵌套可以令源代码变得更为清楚，因为你声明了一个包含有一些对象的类，它必须可以管理和允许类中的方法来直接访问对象的字段，以及调用对象的方法--即使是外部类中的私有字段和方法。要理解这个好处，可用以下的一个例子说明，在这个程序中要循环遍历一个Employee对象中的Job对象：
　　Listing 1. JobIterator1.java
　　// JobIterator1.java
　　class Job
　　{
　　private String jobTitle;
　　Job (String jobTitle)
　　{
　　this.jobTitle = jobTitle;
　　}
　　public String toString ()
　　{
　　return jobTitle;
　　}
　　}
　　class Employee
　　{
　　private String name;
　　private Job [] jobs;
　　private int jobIndex = 0;
　　Employee (String name, Job [] jobs)
　　{
　　this.name = name;
　　this.jobs = jobs;
　　}
　　String getName ()

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　　{
　　return name;
　　}
　　boolean hasMoreJobs ()
　　{
　　return jobIndex < jobs.length;
　　}
　　Job nextJob ()
　　{
　　return !hasMoreJobs () ? null : jobs [jobIndex++];
　　}
　　}
　　class JobIterator1
　　{
　　public static void main (String [] args)
　　{
　　Job [] jobs = { new Job ("Janitor"), new Job ("Delivery Person") };
　　Employee e = new Employee ("John Doe", jobs);
　　System.out.println (e.getName () + " works the following jobs:\n");
　　while (e.hasMoreJobs ())
　　System.out.println (e.nextJob ());
　　}
　　}
　　运行后, JobIterator1产生如下的输出:
　　John Doe works the following jobs:
　　
　　　　　Janitor
　　　　　Delivery Person
　　JobIterator1包含有Job, Employee和JobIterator1类。Job封装了一个job的title，而Employee封装了一个员工的名字以及该员工所做工作的一个数组。JobIterator1包含有一个main()的方法用来创建Job和Employee对象，并且打印出该员工的名字和工作。
　　Employee类中包含有方法hasMoreJobs()和nextJob()。这两个方法构成了一个循环。当一个Employee对象初始化时，在私有jobs数组中的一个内部索引被设置为0。如果该索引的值比jobs数组的长度少，hasMoreJobs()方法返回一个布尔值true。nextJob()使用该索引值由数组中返回一个Job对象--并且增加该索引的值，以便下一次调用nextJob()时返回下一个job对象的一个引用。

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　　JobIterator1类在设计上有一些问题。首先，在循环结束后你不能重新启动一个循环。当然，你可以很容易地解决这个问题，只要Employee类加入一个reset()方法就可以了，该方法将jobIndex设置为0。第二个问题更加严重，你不能为一个Employee创建多个循环。这是由于hasMoreJobs()和nextJob()方法已经写死在Employee中了。要解决这两个问题，开发者可以声明一个循环类，它的对象可以循环jobs数组。在循环结束后，程序可以通过创建一个新的循环对象来启动一个新的循环。同样，通过创建多个循环对象，一个程序可以在同一个Employee对象的jobs数组上执行多个循环。列表2的程序为我们展示了一个名字为JobIterator的循环类：
　　Listing 2. JobIterator2.java
　　// JobIterator2.java
　　class Job
　　{
　　private String jobTitle;
　　
　　Job (String jobTitle)
　　{
　　this.jobTitle = jobTitle;
　　}
　　public String toString ()
　　{
　　return jobTitle;
　　}
　　}
　　class Employee
　　{
　　private String name;
　　private Job [] jobs;
　　Employee (String name, Job [] jobs)
　　{
　　this.name = name;

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　　this.jobs = jobs;
　　}
　　String getName ()
　　{
　　return name;
　　}
　　JobIterator getJobIterator ()
　　{
　　return new JobIterator (jobs);
　　}
　　}
　　class JobIterator
　　{
　　private Job [] jobs;
　　private int jobIndex = 0;
　　JobIterator (Job [] jobs)
　　{
　　this.jobs = jobs;
　　}
　　boolean hasMoreJobs ()
　　{
　　return jobIndex < jobs.length;
　　}
　　Job nextJob ()
　　{
　　return !hasMoreJobs () ? null : jobs [jobIndex++];
　　}
　　}
　　class JobIterator2
　　{
　　public static void main (String [] args)
　　{
　　Job [] jobs = { new Job ("Janitor"), new Job ("Delivery Person") };
　　Employee e = new Employee ("John Doe", jobs);
　　System.out.println (e.getName () + " works the following jobs:\n");
　　JobIterator ji = e.getJobIterator ();
　　while (ji.hasMoreJobs ())
　　System.out.println (ji.nextJob ());
　　}
　　}
　　JobIterator2的输出和JobIterator1一样，但有所不同的是，JobIterator2将循环的代码由Employee转移到JobIterator。还有，Employee声明了一个getJobIterator()的方法，可返回一个新的JobIterator对象引用。要注意到JobIterator和 Employee是紧耦合的类：JobIterator的构造器需要一个Employee私有jobs数组的引用。我们要记下这个耦合关系，因为它为理解类嵌套内部的工作提供了一个线索。
　　虽然JobIterator2很方便地解决了JobIterator1的问题，但这个新的程序又引入了一个新问题：由于新加入了一个和Employee类处在同一级的JobIterator类，这样将来就不能在同一级的源文件中加入一个普遍的JobIterator接口。因为在源文件的同一级中，你不同拥有同样名字的两个类/接口。虽然在我们的例子中这不是一个严重的问题，但是在重要的程序中，有些情况下必须在同一个源文件中使用相同名字的类/接口。要令那些名字共存，你必须认识到一些类完全依赖其它的类。你应该在其依赖的类中声明这些类。列表3展示了如何在一个Employee类中声明一个JobIterator类--JobIterator依赖Employee类。
　　Listing 3. JobIterator3.java
　　
　　// JobIterator3.java
　　
　　class Job
　　{
　　private String jobTitle;
　　
　　Job (String jobTitle)
　　{
　　this.jobTitle = jobTitle;
　　}
　　
　　public String toString ()
　　{
　　return jobTitle;
　　}
　　}
　　
　　class Employee
　　{
　　private String name;
　　private Job [] jobs;
　　
　　Employee (String name, Job [] jobs)
　　{
　　this.name = name;
　　this.jobs = jobs;
　　}
　　
　　String getName ()
　　{
　　return name;
　　}
　　
　　JobIterator getJobIterator ()
　　{
　　return new JobIterator ();
　　}
　　
　　class JobIterator
　　{
　　private int jobIndex = 0;
　　
　　public boolean hasMoreJobs ()
　　{
　　return jobIndex < jobs.length;
　　}
　　
　　public Object nextJob ()
　　{
　　return !hasMoreJobs () ? null : jobs [jobIndex++];
　　}
　　}
　　}
　　class JobIterator3
　　{
　　public static void main (String [] args)
　　{
　　Job [] jobs = { new Job ("Janitor"), new Job ("Delivery Person") };
　　Employee e = new Employee ("John Doe", jobs);
　　System.out.println (e.getName () + " works the following jobs:\n");
　　Employee.JobIterator eji = e.getJobIterator ();
　　while (eji.hasMoreJobs ())
　　System.out.println (eji.nextJob ());
　　}
　　}
　　JobIterator3的输出和JobIterator1、JobIterator2的一样，它使用了类嵌套：Employee