11.1 Lokale und anonyme Klassen
11.1.1 Grundlagen
Bis zum JDK 1.0 wurden Klassen immer auf Paketebene definiert, eine
Schachtelung war nicht möglich. Das hat die Compiler-Implementierung
vereinfacht und die Struktur der Klassen innerhalb eines Pakets flach
und übersichtlich gemacht. Unhandlich wurde dieses Konzept immer
dann, wenn eine Klasse nur lokale Bedeutung hatte oder wenn »auf
die Schnelle eine kleine Klasse« gebraucht wurde. Da es in Java
keine Funktionszeiger gibt, besteht die einzige Möglichkeit,
kleine Codebestandteile zwischen verschiedenen Programmteilen auszutauschen,
darin, ein Interface zu deklarieren und die benötigte Funktionalität
in einer implementierenden Klasse zur Verfügung zu stellen. Diese
Technik wurde in Abschnitt 10.4.3
vorgestellt.
Insbesondere bei den Erweiterungen für die Programmierung grafischer
Oberflächen, die mit dem JDK 1.1 eingeführt wurden, entstand
der Wunsch nach einem flexibleren Mechanismus. Durch das neue Ereignismodell
(siehe Kapitel 28)
müssen seit dem JDK 1.1 sehr viel häufiger kleine Programmteile
geschrieben werden, die nur in einem eng begrenzten Kontext eine Bedeutung
haben. Die Lösung für dieses Problem wurde mit der Einführung
von lokalen und anonymen Klassen geschaffen (im JDK werden sie als
Inner Classes bezeichnet). Dabei wird
innerhalb einer bestehenden Klasse X eine neue Klasse Y definiert,
die nur innerhalb von X sichtbar ist. Objektinstanzen von Y können
damit auch nur innerhalb von X erzeugt werden. Anders herum kann Y
auf die Membervariablen von X zugreifen.
Lokale und anonyme Klassen sind ein mächtiges - und manchmal
leicht verwirrendes - Feature von Java. Wir wollen nachfolgend seine
wichtigsten Anwendungen vorstellen. Darüber hinaus gibt es seltener
genutzte Varianten, die hauptsächlich durch trickreiche Anwendung
von Modifiern auf die lokale Klasse oder ihrer Member entstehen. Auf
diese wollen wir hier nicht weiter eingehen.
11.1.2 Nichtstatische lokale Klassen
Klassen in Klassen
Die Definition einer nichtstatischen lokalen Klasse entspricht genau
dem zuvor beschriebenen Grundprinzip: Innerhalb des Definitionsteils
einer beliebigen Klasse wird eine neue Klasse definiert. Ihre Instanzierung
muss innerhalb der äußeren Klasse erfolgen, also in einer
der Methoden der äußeren Klasse oder während ihrer
Initialisierung. Die innere Klasse kann auf die Membervariablen der
äußeren Klasse zugreifen und umgekehrt. Das folgende Listing
illustriert dies an einem einfachen Beispiel:
001 /* Listing1101.java */
002
003 class Outer
004 {
005 String name;
006 int number;
007
008 public void createAndPrintInner(String iname)
009 {
010 Inner inner = new Inner();
011 inner.name = iname;
012 System.out.println(inner.getQualifiedName());
013 }
014
015 class Inner
016 {
017 private String name;
018
019 private String getQualifiedName()
020 {
021 return number + ":" + Outer.this.name + "." + name;
022 }
023 }
024 }
025
026 public class Listing1101
027 {
028 public static void main(String[] args)
029 {
030 Outer outer = new Outer();
031 outer.name = "Outer";
032 outer.number = 77;
033 outer.createAndPrintInner("Inner");
034 }
035 }
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Listing1101.java |
Listing 11.1: Eine nichtstatische lokale Klasse
Zunächst wird eine Klasse Outer
mit den Membervariablen name
und number definiert. Innerhalb
von Outer wird dann eine Klasse
Inner definiert. Sie besitzt
eine eigene Membervariable name
und eine Methode getQualifiedName.
Beim Programmstart erzeugt main
eine Instanz von Outer und initialisiert
ihre Membervariablen. Anschließend ruft sie die Methode createAndPrintInner
auf.
In createAndPrintInner wird
nun eine Instanz von Inner erzeugt
und mit dem als Argument übergebenen Namen initialisiert. Die
Instanzierung erfolgt also im Kontext der äußeren Klasse
und diese kann auf die Membervariable der inneren Klasse zugreifen.
In der Praxis wichtiger ist jedoch die Möglichkeit, die innere
Klasse auf die Membervariablen der äußeren Klasse zugreifen
zu lassen. Dadurch wird ihr der Status der äußeren Klasse
zugänglich gemacht und sie kann Programmcode erzeugen (und durch
die Kapselung in ein Objekt nötigenfalls an eine ganz andere
Stelle im Programm transferieren), der Informationen aus der Umgebung
der Klassendefinition verwendet. Um dies zu zeigen, ruft Outer
nun die Methode getQualifiedName
der inneren Klasse auf.
In getQualifiedName wird auf
drei unterschiedliche Arten auf Membervariablen zugegriffen. Bei der
Verwendung von unqualifizierten Namen (also solchen ohne Klassennamen-Präfix)
werden lexikalische Sichtbarkeitsregeln angewandt. Der Compiler
prüft also zunächst, ob es eine lokale Variable dieses Namens
gibt. Ist das nicht der Fall, sucht er nach einer gleichnamigen Membervariable
in der aktuellen Klasse. Ist auch diese nicht vorhanden, erweitert
er seine Suche sukzessive von innen nach außen auf alle umschließenden
Klassen. Im Beispiel bezeichnet name
also die gleichnamige Membervariable von Inner
und number diejenige von Outer.
Wird die Membervariable einer äußeren Klasse durch eine
gleichnamige Membervariable der inneren Klasse verdeckt, kann über
den Präfix »Klassenname.this.« auf die äußere
Variable zugegriffen werden. Im Beispielprogramm wird das für
die Variable name so gemacht.
Wird der Ausdruck »Klassenname.this« alleine verwendet,
bezeichnet er das Objekt der äußeren Klasse, in der die
aktuelle Instanz der inneren Klasse erzeugt wurde. In getQualifiedName
würde Outer.this also die
in Zeile 030 erzeugte
Instanz outer bezeichnen.
Klassen in Methoden
Innere Klassen können nicht nur auf der äußersten
Ebene einer anderen Klasse definiert werden, sondern auch innerhalb
ihrer Methoden und sogar innerhalb eines beliebigen Blocks. In diesem
Fall können sie auch auf die lokalen Variablen der umgebenden
Methode oder des umgebenden Blocks zugreifen. Bedingung ist allerdings,
dass diese mit Hilfe des Schlüsselworts final
als konstant deklariert wurden.
Diese Art, lokale Klassen zu definieren, ist nicht sehr gebräuchlich,
taucht aber mitunter in fremdem Programmcode auf. In der Praxis werden
an ihrer Stelle meist anonyme Klassen verwendet, wie sie im folgenden
Abschnitt besprochen werden. Wir wollen uns dennoch ein einfaches
Beispiel ansehen:
001 /* Listing1102.java */
002
003 class Outer2
004 {
005 public void print()
006 {
007 final int value = 10;
008
009 class Inner2
010 {
011 public void print()
012 {
013 System.out.println("value = " + value);
014 }
015 }
016
017 Inner2 inner = new Inner2();
018 inner.print();
019 }
020 }
021
022 public class Listing1102
023 {
024 public static void main(String[] args)
025 {
026 Outer2 outer = new Outer2();
027 outer.print();
028 }
029 }
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Listing1102.java |
Listing 11.2: Definition einer lokalen Klasse in einer Methode
11.1.3 Anonyme Klassen
Die häufigste Anwendung lokaler Klassen innerhalb von Methoden
besteht darin, diese anonym zu definieren. Dabei erhält
die Klasse keinen eigenen Namen, sondern Definition und Instanzierung
erfolgen in einer kombinierten Anweisung. Eine anonyme Klasse ist
also eine Einwegklasse, die nur einmal instanziert werden kann. Anonyme
Klassen werden normalerweise aus anderen Klassen abgeleitet oder erweitern
existierende Interfaces. Ihre wichtigste Anwendung finden sie bei
der Definition von Listenern für grafische Oberflächen,
auf die wir in Kapitel 28
noch ausführlich eingehen werden.
Als einfaches Anwendungsbeispiel wollen wir das in Listing 10.14
definierte Interface DoubleMethod
noch einmal verwenden und zeigen, wie man beim Aufruf von printTable
eine anonyme Klasse erzeugt und als Argument weitergibt:
001 /* Listing1103.java */
002
003 public class Listing1103
004 {
005 public static void printTable(DoubleMethod meth)
006 {
007 System.out.println("Wertetabelle " + meth.toString());
008 for (double x = 0.0; x <= 5.0; x += 1) {
009 System.out.println(" " + x + "->" + meth.compute(x));
010 }
011 }
012
013 public static void main(String[] args)
014 {
015 printTable(
016 new DoubleMethod()
017 {
018 public double compute(double value)
019 {
020 return Math.sqrt(value);
021 }
022 }
023 );
024 }
025 }
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Listing1103.java |
Listing 11.3: Anwendung anonymer Klassen
Statt eine vordefinierte Klasse zu instanzieren, wird hier in Zeile 016
eine lokale anonyme Klasse definiert und instanziert. Syntaktisch
unterscheidet sie sich von der Instanzierung einer vordefinierten
Klasse dadurch, dass nach dem new KlassenName(...)
nicht ein Semikolon, sondern eine geschweifte Klammer steht. Anschließend
folgt die Definition der Klasse. Wird als Klassenname ein Interface
angegeben, implementiert die anonyme Klasse dieses Interface. Handelt
es sich dagegen um den Namen einer Klasse, wird die anonyme
Klasse daraus abgeleitet. In unserem Beispiel wird das Interface DoubleMethod
implementiert.
11.1.4 Statische lokale Klassen
Die letzte Variante innerer Klassen, die wir betrachten wollen, ist
eigentlich gar keine. Hierbei wird eine Klasse innerhalb einer anderen
Klasse definiert und mit dem Attribut static
versehen. In diesem Fall erzeugt der Compiler Code, der genau dem
einer gewöhnlichen globalen Klasse entspricht. Insbesondere ist
eine statische lokale Klasse nicht nur innerhalb der Klasse sichtbar,
in der sie definiert wurde, sondern kann auch von außen instanziert
werden. Sie hält auch keinen Verweis auf die instanzierende Klasse
und kann somit nicht auf deren Membervariablen zugreifen. Der einzige
Unterschied zu einer globalen Klasse besteht darin, dass der Name
der inneren Klasse als Präfix den Namen der äußeren
Klasse enthält. Beide sind durch einen Punkt voneinander getrennt.
Eine Klasse könnte beispielsweise dann als statische lokale Klasse
definiert werden, wenn ihre Daseinsberechtigung auf der Existenz der
äußeren Klasse basiert. Typische Anwendungen sind kleinere
Hilfsklassen, die ausreichend Substanz zur Deklaration einer eigenen
Klasse, aber zu wenig für eine eigene Datei haben. Durch den
separaten Namensraum können sie auch Allerweltsnamen wie »Entry«,
»Element« oder »Debug« haben.
Das folgende Listing zeigt eine einfache Anwendung statischer lokaler
Klassen:
001 /* Listing1104.java */
002
003 class Outer3
004 {
005 static class Inner3
006 {
007 public void print()
008 {
009 System.out.println("Inner3");
010 }
011 }
012 }
013
014 public class Listing1104
015 {
016 public static void main(String[] args)
017 {
018 Outer3.Inner3 inner = new Outer3.Inner3();
019 inner.print();
020 }
021 }
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Listing1104.java |
Listing 11.4: Anwendung statischer lokaler Klassen
