java - final 关键字

java - final 关键字

java - final 关键字

在 java 中,final 关键字可以修饰类,方法和变量。被 final 修饰通常指“这是无法改变的”。

1. final 数据

可以分为两种情况:

  1. 一个永不改变的编译时常量
  2. 一个在运行时初始化的值,而你不希望改变它
1.1 final 修饰基本数据类型

这类常量必须是基本数据类型,用 final 修饰,在定义时就必须赋值,对于编译期常量,编译器可以将该常量值代入任何用到它的计算式中,可以在编译期执行计算式,减轻运行时负担。

如:

public final int i = 10; //定义时就赋值,基本数据类型
public final int[] is = {1,2,3}; //即 new int[]{1,2,3} 运行时才被确定,有 new 关键字,数组不是基本数据类型
public final String str = "str"; // String 不是基本数据类型

补充:java 中的基本数据类型,共 8 种:

  • byte 1字节
  • char 2字节
  • short 2字节
  • double 8字节
  • int 4字节
  • boolean 《 Java 虚拟机规范》描述为 4 个字节,boolean 数组为 1 个字节,具体还要看虚拟机实现
  • float 4字节
  • long 8字节
1.2 final 修饰引用数据类型

final 修饰引用数据类型时,final 关键字使被修饰的变量的引用不能改变,然而,对象自身却是可以修改的。

如:

public class Test {
    public final Te te = new Te();// te 为引用数据类型,且被 final 修饰
    public void fun(){
//        te = new Te(); // 试图给 te 修改引用,指向一个新的对象,此时编译会报错
        te.i = 10; // te 的内容可以修改(对象自身可以修改)
    }
    class Te{
        int i = 3;
    }
}

当变量被定义为 final ,同时 也被 static 修饰,表示该变量被初始化之后就占据着一段不能改变的存储空间,而且只会有一份。

final 使变量不能修改引用(基本数据类型时为值不能修改),而 static 强调只有一份。

public static final String = "str" // 所在类加载时会被初始化
1.3 空白 final

所谓空白 final 指被声明为 final,但又未给定初值的域。但编译器又需要确保在使用前变量被赋值,因而 java 要求空白 final 必须在构造器中赋值。静态空白 final 可在静态代码块中赋值,非静态空白 final 要在构造代码块或是每一个构造函数中赋值。

空白 final 为类使用者提供了更大的灵活性,在保证变量只被赋值一次的同时,可以根据对象而有所不同。

如:

public class Test {

    private static final String STR = "str";
    private static final int A;
    private static final String STR1;

    static {  // 静态空白 final 只能在定义时赋值或在静态代码块中赋值
        A = 3;
        STR1 = "str1";
    }

    private final int b = 1;
    private final int c;
    private final String str;
    
    // 非静态空白 final 可在构造代码块中赋值
    {
        c = 1;
    }
    // 选择构造代码块赋值时只需在其中一个构造代码块中赋值即可
    {
    }

    // 选择构造函数赋值时必须在每一个构造函数中都进行赋值,因为编译器无法知道类使用者会选择哪一个构造函数构造对象
    public Test() {
        str = "str";
    }

    public Test(String s) {
        str = s;
    }
}

2. final 参数

使用 final 修饰方法参数意味着无法在方法中修改参数的值或引用。这一特性主要用于向匿名内部类传递参数。

方法中的匿名内部类如果要直接使用外部方法的参数(或是局部变量),必须将参数或是局部变量声明为 final 。

原因:

  1. 当编译器将 java 文件编译为 class 文件时,匿名内部类和其所在的类生成的 class 文件并不是一份,而是两份(这类似于编译器对内部类的处理),用一份单独的 class 文件保存匿名内部类,然而匿名内部类要用到另一份 class 文件中的变量,他俩又是两份独立的 class 文件,此时只能将用到的变量作为匿名内部类构造函数的参数传到匿名内部类中(使用匿名内部类时是无法添加构造函数的),匿名内部类会生成同名的域来保存这些参数。这个工作是由编译器完成的。

  2. 为什么要用 final 修饰,上面说了编译后是由单独的一份 class 文件保存匿名内部类,然而我们在编写匿名内部类的时候程序“看起来”是直接使用了变量的(没有传参,复制引用的过程),如果匿名内部类修改了变量,那外部的变量也应该相应的做出改变,外部修改了变量那匿名内部类中也应该改变,或者说匿名内部类跟外部的方法是一体的,他们读取到变量的值应该是一样的,如果不要求使用 final 修饰,那外部修改了变量的值,匿名内部类读取时读取到的值却是初始时传入的值,这时就不一致了,这是不符合预期的,我们使用匿名内部类的初衷大多时候就是能直接使用外部的变量,使内外在某一属性上保持一致,因此使用 final 修饰就能保证唯一性,达到一致的效果。

如:

public class Test {
    public void test(final String str, final int id) {
        final String str2 = "";
        new In() {
            @Override
            public void fun() {
//                id += 2; // 不能修改 编译无法通过
                if (str.contains("a")) {
                    str.replace("a", "b"); // 引用不能修改,但变量本身可以修改,此时内外保持一致
                }
                int len = str2.length();
            }
        };
    }

    interface In {
        void fun();
    }
}

参考文章:java提高篇(十)-----详解匿名内部类 ,形参为什么要用final

3. final 方法

使用 final 修饰方法的原因有两个:

  1. 把方法锁定,以防任何继承类修改它的定义,这是出于设计考虑,确保在继承中使方法行为保持不变,并且不会被覆盖
  2. 过去使用 final 修饰方法的第二个原因是效率,在 java 的早期实现中,将一个方法指明为 final 后,编译器将针对该方法的所有调用转为内嵌调用,这将在一定程度上消除方法调用的开销,但当方法体积很大时,程序代码就会膨胀,这将导致内嵌调用无法提高效率。在最近的 java 版本中,虚拟机可以探测到这些情况,并去掉这些效率反而降低的内嵌调用,因此不再需要使用 final 方法进行优化了

只有在想明确禁止覆盖时,才应该使用 final 修饰方法

4. final 和 private 关键字

类中所有的 private 方法都隐式的指定为 final 的、,由于无法取用 private 方法,所以也就无法覆盖它。可以对 private 方法添加 final 关键字修饰,但这并不能给方法增添任何额外的意义。

“覆盖”只有在某方法是基类的接口的一部分时才出现,private 方法不属于类的接口的一部分,所以也就没有覆盖的说法,可以在子类中定义与父类中 private 方法相同签名的方法,但他们两者仅仅是“签名相同”而已,此外没有任何关联。

5. final 类

将某个类整体定义为 final ,就表明你不打算继承该类,而且也不允许别人继承。

final 类的域可以根据意愿选择是否为 final,final 关键字对于域的作用不受其所在类是否为 final 影响。

由于 final 禁止继承,所以 final 类中所有的方法隐式指定为 final ,因为无法覆盖他们,在 final 类中可以给方法添加 final 关键字,但这不会增添任何意义。

final 关键字修饰类时表明类无法继承,这意味着类的功能仅限于此,同时也不允许自己和别人对该类进行扩展,有时这是明智的,但要预见类是如何被复用的一般是很困难的,特别是对于一个通用的类更是如此,因此在决定将一个类或方法声明为 final 时,请思考其功能是否仅限于此,是否真的没有任何可能被继承或以其它方式被扩展。


文章大部分摘抄自《Java 编程思想》 第七章 7.8节 final 关键字,加上部分自己的理解,若有错误,欢迎指正。


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