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-# 2026-07-27 内部类(Inner Class)进阶练习(课堂练习用)
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-> **说明**:今日习题围绕 **内部类(Inner Class)** 深入展开,重点覆盖 **静态成员内部类**、**局部内部类**,并综合巩固成员内部类、私有内部类的设计原则。共 **3 道练习**,难度递进。
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-## 练习 1:静态成员内部类——餐厅菜单与厨师信息 ⭐⭐
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-**知识点**:静态成员内部类、`static` 修饰内部类的特点、静态内部类的创建格式、静态内部类与外部类的关系
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-### 需求说明
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-餐厅(Restaurant)有自己的 **菜单项(MenuItem)** 和 **厨师(Chef)**。菜单项和厨师信息可以脱离具体的餐厅实例独立存在(例如连锁餐厅采用统一标准),但它们在业务逻辑上又属于餐厅的一部分。请使用 **静态成员内部类(`static` 修饰)** 来设计这个体系。
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-> 静态内部类使用 `static` 修饰,创建时**不需要**先创建外部类对象,格式为 `new 外部类名.内部类名(...)`。
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-### 类设计
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-#### Restaurant 类(外部类)
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 私有属性 | `name`(店名,String)、`address`(地址,String) |
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-| 构造方法 | `Restaurant(String name, String address)` |
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-| 方法 | `void showInfo()` —— 输出 `"xxx(地址:xxx)"` |
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-| 方法 | `void openRestaurant()` —— 输出餐厅开业信息,依次调用每个厨师和菜单项的方法 |
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-#### MenuItem 类(**静态成员内部类**)
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 私有属性 | `dishName`(菜品名,String)、`price`(价格,double) |
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-| 构造方法 | `MenuItem(String dishName, double price)` |
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-| 方法 | `void showDish()` —— 输出 `"xxx —— ¥xxx"` |
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-| 方法 | `void describe()` —— 输出 `"这是 xxx,价格 ¥xxx,欢迎品尝"` |
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-#### Chef 类(**静态成员内部类**)
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 私有属性 | `name`(姓名,String)、`specialty`(拿手菜,String) |
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-| 构造方法 | `Chef(String name, String specialty)` |
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-| 方法 | `void cook()` —— 输出 `"厨师 xxx 正在烹饪拿手菜:xxx"` |
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-| 方法 | `void showInfo()` —— 输出 `"厨师:xxx \| 拿手菜:xxx"` |
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-### 测试类要求
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-**`TestRestaurant` 类**:
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-1. **直接创建菜单项对象**(不依赖 Restaurant 实例):
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- ```java
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- Restaurant.MenuItem item1 = new Restaurant.MenuItem("宫保鸡丁", 38.0);
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- Restaurant.MenuItem item2 = new Restaurant.MenuItem("麻婆豆腐", 28.0);
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- ```
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- > 静态内部类的创建格式:`外部类名.内部类名 对象名 = new 外部类名.内部类名(...)`
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-2. **直接创建厨师对象**(不依赖 Restaurant 实例):
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- ```java
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- Restaurant.Chef chef1 = new Restaurant.Chef("王师傅", "宫保鸡丁");
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- Restaurant.Chef chef2 = new Restaurant.Chef("李师傅", "麻婆豆腐");
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- ```
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-3. 分别调用菜单项和厨师的方法展示信息
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-4. 创建 `Restaurant` 对象("川味轩", "北京市海淀区"),调用 `openRestaurant()`
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-5. **尝试**:在 `Chef` 的 `cook()` 方法中直接访问外部类的 `name` 属性——观察是否编译报错,理解静态内部类的访问限制
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-### 思考题
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-1. 静态内部类和普通成员内部类在 **创建方式** 上有什么区别?从 `new` 的语法角度具体说明。
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-2. 静态内部类能否直接访问外部类的 **实例成员**(如 `name`、`address`)?为什么?
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-3. 如果确实需要在静态内部类中访问外部类的实例成员,应该如何改造代码?(提示:通过参数将外部类引用传入静态内部类)
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-4. 在这个场景中,`MenuItem` 和 `Chef` 设计为静态内部类是否合理?如果改为普通成员内部类,会对创建方式产生什么影响?
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-### 预期输出
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-```
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-========== 菜单信息 ==========
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-宫保鸡丁 —— ¥38.0
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-这是 宫保鸡丁,价格 ¥38.0,欢迎品尝
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-麻婆豆腐 —— ¥28.0
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-这是 麻婆豆腐,价格 ¥28.0,欢迎品尝
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-========== 厨师信息 ==========
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-厨师:王师傅 | 拿手菜:宫保鸡丁
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-厨师:李师傅 | 拿手菜:麻婆豆腐
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-========== 餐厅开业 ==========
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-川味轩(地址:北京市海淀区)开业啦!
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-厨师 王师傅 正在烹饪拿手菜:宫保鸡丁
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-厨师 李师傅 正在烹饪拿手菜:麻婆豆腐
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-欢迎莅临品尝!
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-```
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-## 练习 2:局部内部类——网上购物车结算系统 ⭐⭐
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-**知识点**:局部内部类、局部内部类的作用域、局部内部类访问方法参数和局部变量、effectively final
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-### 需求说明
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-在电商购物车结算时,我们需要计算商品的总价、折扣价等。计算逻辑只在该次结算方法中使用,**不需要对外暴露**,因此非常适合设计为 **局部内部类**。
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-### 类设计
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-#### ShoppingCart 类(外部类)
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 私有属性 | `items`(商品名称数组,`String[]`) |
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-| 私有属性 | `prices`(单价数组,`double[]`) |
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-| 私有属性 | `quantities`(数量数组,`int[]`) |
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-| 构造方法 | `ShoppingCart(String[] items, double[] prices, int[] quantities)` —— 三个数组长度应一致 |
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-| 方法 | `void checkout(double discountRate)` —— 结算方法,**内部定义局部内部类** 完成计算 |
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-| 方法 | `void showCart()` —— 显示购物车中的所有商品信息 |
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-#### checkout 方法中的局部内部类 `OrderCalculator`
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-在 `checkout(double discountRate)` 方法内部定义以下局部内部类:
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 构造方法 | `OrderCalculator()` —— 可输出 "订单计算器已创建" |
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-| 方法 | `double calculateTotal()` —— 遍历商品,计算 `单价 × 数量` 的总和 |
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-| 方法 | `double calculateDiscountedTotal(double rate)` —— 调用 `calculateTotal()` 后乘以折扣率 |
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-| 方法 | `void printReceipt()` —— 逐行打印每个商品的名称、单价、数量、小计,最后打印总价和折后价 |
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-### 测试类要求
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-**`TestShoppingCart` 类**:
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-1. 准备测试数据:
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- ```java
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- String[] items = {"笔记本", "钢笔", "橡皮"};
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- double[] prices = {15.5, 5.0, 2.0};
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- int[] quantities = {2, 3, 5};
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- ```
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-2. 创建 `ShoppingCart` 对象,调用 `showCart()` 显示购物车
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-3. 调用 `checkout(0.8)` 传入 8 折折扣,观察输出
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-4. **验证局部内部类的封装性**:尝试在 `main` 方法中直接创建 `OrderCalculator` 对象:
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- ```java
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- // 这行应编译报错 —— OrderCalculator 是局部内部类,仅在 checkout 方法内可见
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- // OrderCalculator calculator = new OrderCalculator(); // ❌
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- ```
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-### 思考题
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-1. 局部内部类的作用域是什么?它可以在哪些位置被访问?
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-2. 在 `OrderCalculator` 中访问了 `checkout` 方法的参数 `discountRate`。从 Java 8 开始,这个参数有什么要求?(提示:effectively final)
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-3. 如果将 `OrderCalculator` 改成成员内部类,设计上是否合理?为什么?
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-4. 局部内部类除了可以访问外部类的成员,还能访问什么?
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-### 预期输出
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-```
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-========== 购物车信息 ==========
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-商品清单:
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- 笔记本 ¥15.5 × 2 = ¥31.0
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- 钢笔 ¥5.0 × 3 = ¥15.0
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- 橡皮 ¥2.0 × 5 = ¥10.0
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-========== 开始结算(折扣率:0.8)==========
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-订单计算器已创建
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----------- 购物清单 ----------
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-笔记本 ¥15.5 × 2 = ¥31.0
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-钢笔 ¥5.0 × 3 = ¥15.0
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|
-橡皮 ¥2.0 × 5 = ¥10.0
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--------------------------------
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-商品总价:¥56.0
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-折扣后价:¥44.8
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-```
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-## 练习 3:综合练习——学校管理系统(成员内部类 + 静态内部类 + 局部内部类)⭐⭐⭐
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-**知识点**:私有成员内部类、静态成员内部类、局部内部类综合运用、内部类的设计原则
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-### 需求说明
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-设计一个 **学校管理系统**,要求使用不同类型的内部类来组织代码:
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-- **学生(Student)** 是学校的核心成员,应设计为 **私有成员内部类**,只能通过学校对象创建
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-- **教师信息(TeacherInfo)** 是学校的公共信息,应设计为 **静态成员内部类**,可独立访问
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-- **上课点名(AttendanceRecorder)** 仅在 `holdClass()` 方法中使用,应设计为 **局部内部类**
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-### 类设计
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-#### School 类(外部类)
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 私有属性 | `schoolName`(学校名称,String) |
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-| 私有属性 | `address`(地址,String) |
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-| 构造方法 | `School(String schoolName, String address)` |
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-| 方法 | `void showInfo()` —— 输出学校信息 |
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-| 方法 | `Student createStudent(String name, int age, String studentId)` —— **创建并返回学生对象**(因为 Student 是私有的,外界无法直接 new) |
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-| 方法 | `void holdClass(TeacherInfo teacher, String course)` —— 上课方法,内部使用 **局部内部类** 记录出勤 |
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-| 方法 | `static void showSchoolRule()` —— 输出学校校训(静态方法) |
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-#### Student 类(**私有成员内部类**)
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 私有属性 | `name`(姓名,String)、`age`(年龄,int)、`studentId`(学号,String) |
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-| 构造方法 | `Student(String name, int age, String studentId)` |
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-| 方法 | `void study()` —— 输出 `"学生 xxx(学号:xxx)正在学习..."` |
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-| 方法 | `void showInfo()` —— 输出学生完整信息 |
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-#### TeacherInfo 类(**静态成员内部类**)
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 私有属性 | `name`(姓名,String)、`subject`(教授科目,String)、`salary`(工资,double) |
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-| 构造方法 | `TeacherInfo(String name, String subject, double salary)` |
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-| 方法 | `void teach()` —— 输出 `"教师 xxx 正在教授 xxx..."` |
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-| 方法 | `void showInfo()` —— 输出教师信息(含学校名称——思考能否直接访问?) |
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-| 静态方法 | `static void showTeacherRule()` —— 输出 `"为人师表,教书育人"` |
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-#### holdClass 方法中的局部内部类 `AttendanceRecorder`
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-| 成员 | 说明 |
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-|------|------|
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-| 私有属性 | `attendedStudents`(出勤学生名单,`String[]`),通过构造方法传入 |
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-| 构造方法 | `AttendanceRecorder(String[] attendedStudents)` |
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-| 方法 | `void record()` —— 遍历出勤名单,逐行输出 `"✅ xxx 已签到"` |
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-| 方法 | `void showSummary()` —— 输出出勤总人数 |
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-### 测试类要求
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-**`TestSchool` 类**:
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-1. **创建 School 对象**("清华附中", "北京市海淀区")
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-2. **通过 School 创建学生**——`Student` 是私有内部类,不能直接 `new`:
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- ```java
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- // Student s = new Student("张三", 18, "2024001"); // ❌ 编译报错——Student 是私有的
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- // ❌ 也无法通过 School.Student 方式创建,因为 private 限制
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- ```
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- ```java
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- // ✅ 必须通过 School 的公共方法创建
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- // 假设 School 中有 createStudent 方法
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- ```
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-3. **直接创建教师对象**——`TeacherInfo` 是静态内部类,且非私有:
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- ```java
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- School.TeacherInfo teacher = new School.TeacherInfo("李老师", "数学", 8000.0);
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- teacher.teach();
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- teacher.showInfo();
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- ```
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-4. 调用 `holdClass()` 方法上课,传入教师对象和课程名称
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-5. 调用 `School.showSchoolRule()` 和 `School.TeacherInfo.showTeacherRule()` 静态方法
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-### 思考题
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-1. 在本系统中,`Student` 被设计为 `private` 内部类,`TeacherInfo` 没有使用 `private`。根据内部类的设计原则,这样设计是否合理?从"外部类对内部类的控制权"角度分析。
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-2. 在 `TeacherInfo.showInfo()` 中,如果想要输出学校名称 `schoolName`,能否直接访问?如果不能,应该如何改造代码?(提示:静态内部类不能直接访问外部类的实例成员)
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-3. `AttendanceRecorder` 作为局部内部类,它的作用范围是什么?如果在 `holdClass` 方法外部创建一个 `AttendanceRecorder` 对象,会发生什么?
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-4. 对比练习 1 和练习 3 中的静态内部类,总结静态内部类在什么场景下更适用。
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-### 预期输出
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-```
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-========== 学校信息 ==========
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-清华附中(地址:北京市海淀区)
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-========== 创建学生 ==========
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-学生 张三(学号:2024001)正在学习...
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-学生 李四(学号:2024002)正在学习...
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-========== 教师信息 ==========
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-教师 李老师 正在教授 数学...
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-教师信息:李老师 | 数学 | 工资:8000.0
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-—— 所属学校:清华附中
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-========== 开始上课 ==========
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-教师 李老师 正在教授 数学...
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-✅ 张三 已签到
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-✅ 李四 已签到
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-✅ 王五 已签到
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-今日出勤人数:3 人
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-========== 校规校训 ==========
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-学校校训:自强不息,厚德载物
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-教师守则:为人师表,教书育人
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-```
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-## 附:内部类类型对比总结
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-| 内部类类型 | 修饰符 | 创建格式 | 能否直接访问外部类实例成员 | 适用场景 |
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-|-----------|--------|---------|--------------------------|---------|
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-| 成员内部类 | 无 / private / public | `外部类.new 内部类()` | ✅ 可以 | 内部细节需依赖外部类实例(如心脏之于人) |
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-| 私有成员内部类 | `private` | 通过外部类方法返回 | ✅ 可以 | 不想让外界直接访问,完全由外部类控制 |
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-| 静态成员内部类 | `static` | `new 外部类.内部类()` | ❌ 不可以(只能访问静态成员) | 内部类不依赖外部类实例,可独立使用 |
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-| 局部内部类 | 非修饰符(方法内定义) | 仅在方法内 `new` | ✅ 可以(且可访问方法局部变量) | 仅在某方法内使用的临时逻辑 |
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