Classes aninhadas: o que são e quando usar?

Onde a ação de saída pode estar definida numa outra classe:

Será mesmo que precisamos de uma classe pública (ou mesmo package-protected) chamada AcaoSaida? Quem mais vai utilizá-la? Talvez seja uma melhor opção criar essa classe de tal forma que apenas a Aplicacao possa enxergá-la. Para isso, podemos cria-la dentro da propria classe Aplicacao, de forma aninhada**:

Considerando que a ação de saída estará exclusivamente vinculada ao botão "Sair" e que, portanto, iremos instanciar apenas um objeto a partir dessa classe, podemos definir a classe no próprio momento em que decidimos instanciar o objeto. Como não precisaremos reaproveitar o comportamento da classe AcaoSaida em nenhum outro ponto dessa classe, podemos simplesmente abreviar o trabalho de sequer definir um nome para ela:

A sintaxe do Java permite darmos new em uma interface, como é o caso de new ActionListener desde que, após os parênteses do construtor, você implemente todas os métodos abstratos. Qual será o nome dessa classe? Não há! Por este motivo ela é denominada classe anônima. Repare que isto é basicamente um truque do compilador: será gerado um arquivo, o Aplicacao$1.class, contendo o bytecode referente a esta classe anônima.

Aqui são viáveis as 3 alternativas. O fator mais importante para decidirmos qual estratégia usar foi o quão reaproveitável será a lógica definida dentro da classe. Mas, ainda que essa lógica seja utilizada num único ponto, poderíamos sim, por organização ou gosto, tê-la mantido como uma classe top-level. A decisão, nesse caso, é até um pouco subjetiva, podendo ser refatorada quando necessária.

Mas e se a ação de sair necessitasse o nome do usuário para poder criar uma mensagem melhor? Se ela fosse uma classe top-level, como a AcaoSaida, poderíamos receber como argumento no construtor uma String ou entidade Usuario. Se ela precisasse de muitos outros dados, esse construtor pode começar a ficar muito grande, mostrando aí uma possível dependência mais forte. Mais ainda: se a ação que será disparada precisasse devolver algum valor, como resolver? Um getter na nossa classe AcaoSaida? Talvez vários getters, dependendo do caso.

Em situações como essas, onde o listener parece estar tão intimamente ligado ao objeto que registra os listeners, podemos tirar proveito das classes aninhadas, pois acessam os atributos das classes a qual elas pertencem**. Elas podem acesssar tanto o this referente ao seu objeto, quanto ao this da classe que a contém (outer class, enclosing class, classe externa).

Como exemplo de cenário onde o uso de classes privadas é mais apropriado, o curso online de Design Patterns da Caelum propõe uma situação para o uso do padrão State. Temos uma classe Conta cujos métodos de saque e depósito tem comportamentos diferentes dependendo de a conta ter saldo positivo ou negativo. Caso o saldo seja positivo, no depósito a conta deve descontar 2% do valor. Caso negativo, no depósito deve-se descontar 5% e o saque deve ser impossibilitado com o lançamento de uma exceção.

A implementação dessa solução pode ser estruturada com duas classes que definem o comportamento da conta Positiva e Negativa, possibilitando que a conta trabalhe de forma diferente nesses casos (cobrando uma taxa a mais de qualquer saque no caso do estado negativo). Ambas assinam o contrato de serem estados de uma conta, definido pela interface EstadoDaConta.

Como as classes aninhadas podem acessar atributos privados da classe onde estão aninhadas, conseguimos encapsular novamente todo o estado de uma Conta. Dando acesso ao seu comportamento apenas pelos métodos públicos saca e deposita.

O interessante sobre a situação colocada pelo uso do design pattern state é que, ao contrário da situação do simples ActionListener para o botão "Sair", o uso de classes aninhadas resolve um problema importante que é o afrouxamento do encapsulamento da classe agregadora. Usando classes aninhadas, pudemos manter o bom encapsulamento da classe Conta. Vale lembrar que exagerar no uso de classes aninhadas pode levar a implementações gigantes e de difícil manutenção, logo a opção por esta estrutura deve ser sempre bem justificada.

Um outro excelente exemplo de uso de classes aninhadas é a implementação de Iterators na api de Collections. Os iterators estão aninhados nas listas. Você pode ver isso na linha 780 da classe ArrayList, e dentro de seus métodos, o iterador acessa a array através de ArrayList.this.elementData (poderia utilizar apenas this.elementData, mas essa forma fica mais claro que o atributo elementData pertence a ArrayList, e não ao Itr, além de resolver possíveis conflitos no caso de atributos com mesmo nome nas duas classes).

Certamente as listas poderiam ter seus iteradores implementados de maneira não aninhada, mas o fortíssimo acoplamento entre as duas classes ficaria claramente indicado pelo excesso de métodos expostos apenas para compartilhar objetos e resultados.

** Há um pouco de detalhes sobre classes aninhadas que não citamos durante o artigo, para simplificar. No dia a dia e até na literatura, o termo classe interna é empregado genericamente para representar todo tipo de classe aninhada, porém ela é um subgrupo. Há dois tipos: as estáticas (utilizando o próprio modificador static, e dessa forma sem estar atrelada a um objeto da outter-class) e as internas (ou não estáticas), que vimos aqui. Mais ainda: quando declaramos uma classe dentro de um método, chamamos de classe local, que também pode ser estática ou interna, dependendo do método onde foi declarada. As classes anônimas se enquadram nos dois tipos de aninhadas, mas não possuem nome e não faz sentido declarar um modificador de acesso. Tem muitos outros detalhes que não cobrimos nesse curto post.