關于非靜態(tài)內(nèi)部類為什么不能有靜態(tài)成員的實踐

導引

作為java開發(fā)者算途，我們都知道內(nèi)部類分為靜態(tài)內(nèi)部類和非靜態(tài)內(nèi)部類履婉。非靜態(tài)內(nèi)部類不能有靜態(tài)成員（不包括靜態(tài)常量），但關于為什么不能有靜態(tài)成員婆排，網(wǎng)上有很多不同的聲音声旺。這里我先不說自己的結論，先看真實的運行情況段只。

預熱

1 非靜態(tài)內(nèi)部類是否可以包含靜態(tài)常量

這個問題可能有些伙伴還沒搞清楚腮猖，首先結論是可以。這里的靜態(tài)常量只包括基本類型和字符串字面值赞枕。

比如下面的代碼：

public class OutClass {
    String name;

    public class InClass {
        public static final int AGE = 9;
        public static final String NAME = "sollian";
    }
}

public class TestOutIn {
    public static void main(String[] args) {
        Integer age = OutClass.InClass.AGE;
        String name = OutClass.InClass.NAME;
    }
}

然后我們看下反編譯TestOutIn.class的結果：

public class TestOutIn {
    public TestOutIn() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer age = 9;
        String name = "sollian";
    }
}

可以看到靜態(tài)常量的引用會直接替換成它的值澈缺。這樣就不依賴類的初始化，因為使用的是值炕婶，跟類無關姐赡。
而其他的數(shù)據(jù)類型或者其他形式的常量依賴于類的初始化，比如：

public static final Object obj = new Object();
public static final int COUNT = Math.max(1, 2);
public static final int COUNT_RANDOM = Random.nextInt();

首先對于obj柠掂，不可能把使用它的地方替換成new Object()项滑。
關于COUNT可能有的同學會說，可以把用到COUNT的地方替換成Math.max(1,2)涯贞，乍一看確實沒問題枪狂，但是可以思考一下：編譯期間，編譯器不知道Math.max(1,2)的最終結果是什么宋渔，這是運行時做的事州疾；對編譯器而言，Math.max(1,2)和Random.nextInt()沒有區(qū)別皇拣，但顯然我們不能用Random.nextInt()來替換COUNT_RANDOM严蓖。
以上是從邏輯上的分析。在class文件中，可以簡單理解為颗胡，可以用值替換引用的靜態(tài)常量必須存在于類的常量池中毫深，比如上面提到的AGE和NAME：

   #5 = Utf8               AGE
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               ConstantValue
   #8 = Integer            9
   #9 = Utf8               NAME
  #10 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #11 = String             #30            // sollian

關于如何查看類的字節(jié)碼，可以參考如下命令：
javap -c -l -p -v *.class

注：下文提到的靜態(tài)常量均是指放到常量池中的成員

知識點預熱結束杭措。上面我們提到靜態(tài)常量的使用不依賴類的初始化费什。關于類的生命周期，可以參考Java-類的生命周期淺析或其他文章手素。

類初始化測試

了解了類的生命周期后鸳址，我們知道類加載的最終產(chǎn)物是在堆中創(chuàng)建類對象，即Class泉懦。類初始化是執(zhí)行類的初始化語句稿黍，包括靜態(tài)量的初始化，執(zhí)行靜態(tài)代碼塊崩哩。
對于下面的代碼巡球，我們測試一下哪些調(diào)用不會觸發(fā)類初始化：

public class OutClass {
    public static final int AGE = 320;
    public static final String SEX = "male";
    public static final String NAME = new String("sollian");

    static {
        System.out.println("OutClass初始化");
    }

    public static void show() {
    }
}

測試代碼：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        noClassInit();
//        classInit();
    }

    /**
     * 不會觸發(fā)類的初始化
     */
    private static void noClassInit() throws Exception {
        System.out.println(OutClass.AGE);
        System.out.println(OutClass.SEX);
        System.out.println(OutClass.class);

        Class<OutClass> clazz = OutClass.class;
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("show");
        System.out.println(method);
    }

    /**
     * 會觸發(fā)類的初始化
     */
    private static void classInit() throws Exception {
        System.out.println(OutClass.NAME);
//        Class<?> clazz = Class.forName("com.example.javademo.OutClass");
//        OutClass.show();
    }
}

打印結果：

20
male
class com.example.javademo.OutClass
public static void com.example.javademo.OutClass.show()

可以看到，沒有觸發(fā)類的初始化邓嘹。

執(zhí)行classInit方法的結果：

OutClass初始化
sollian

可以看到酣栈，會先對類進行初始化。

了解了這些基礎汹押，我們來探索一個問題：內(nèi)部類的初始化是否依賴于外部類的初始化矿筝？

內(nèi)部類初始化

代碼如下：

public class OutClass {
    static {
        System.out.println("OutClass初始化");
    }

    public class InClass {
        public void show() {
            System.out.println("內(nèi)部類方法調(diào)用");
        }
    }
}

一般我們在外部獲取內(nèi)部類的實例，可以通過如下方式：

OutClass outClass = new OutClass();//先創(chuàng)建外部類實例
OutClass.InClass inClass =  outClass.new InClass();//再由外部類實例創(chuàng)建內(nèi)部類實例

看下編譯后的內(nèi)部類文件OutClass$InClass.class的構造方法

 public com.example.javademo.OutClass$InClass(com.example.javademo.OutClass)

可以看到棚贾，雖然我們代碼使用了默認的無參構造函數(shù)窖维，但編譯器會自動為我們添加外部類作為第一個參數(shù)。
了解了內(nèi)部類實際的構造函數(shù)妙痹，我們可以嘗試看看是否可以通過反射的方式铸史，在不觸發(fā)外部類初始化的情況下，構建內(nèi)部類的實例怯伊。

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<OutClass.InClass> clazz = OutClass.InClass.class;
        Constructor<OutClass.InClass> constructor = clazz.getConstructor(OutClass.class);
        OutClass.InClass inClass = constructor.newInstance((OutClass) null);
        inClass.show();
    }
}

看下打印結果：

內(nèi)部類方法調(diào)用

并沒有觸發(fā)外部類的初始化琳轿！也就是說，可以在不初始化外部類的情況下耿芹，創(chuàng)建內(nèi)部類的實例對象崭篡。由此也可以間接說明，內(nèi)部類不能有靜態(tài)成員猩系，原因并不是內(nèi)部類的初始化需要依賴于外部類媚送。

內(nèi)部類不能有靜態(tài)成員的原因中燥，我目前比較傾向于是java語法的一種約束寇甸，見java的成員內(nèi)部類為什么不能有靜態(tài)變量(非final)和靜態(tài)方法呢?
如果小伙伴有其他的觀點，敬請賜教。