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浅析Java中的final关键字

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发表于 2017-7-6 22:25:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
  谈到final关键字,想必很多人都不陌生,在使用匿名内部类的时候可能会经常用到final关键字。另外,Java中的String类就是一个final类,那么今天我们就来了解final这个关键字的用法。下面是本文的目录大纲:
  一.final关键字的基本用法
  二.深入理解final关键字
  若有不正之处,请多多谅解并欢迎指正。
  请尊重作者劳动成果,转载请标明原文链接:
一.final关键字的基本用法
  在Java中,final关键字可以用来修饰类、方法和变量(包括成员变量和局部变量)。下面就从这三个方面来了解一下final关键字的基本用法。
  1.修饰类
  当用final修饰一个类时,表明这个类不能被继承。也就是说,如果一个类你永远不会让他被继承,就可以用final进行修饰。final类中的成员变量可以根据需要设为final,但是要注意final类中的所有成员方法都会被隐式地指定为final方法。
image001.jpg

  在使用final修饰类的时候,要注意谨慎选择,除非这个类真的在以后不会用来继承或者出于安全的考虑,尽量不要将类设计为final类。
  2.修饰方法
  下面这段话摘自《Java编程思想》第四版第143页:
  “使用final方法的原因有两个。第一个原因是把方法锁定,以防任何继承类修改它的含义;第二个原因是效率。在早期的Java实现版本中,会将final方法转为内嵌调用。但是如果方法过于庞大,可能看不到内嵌调用带来的任何性能提升。在最近的Java版本中,不需要使用final方法进行这些优化了。“
  因此,如果只有在想明确禁止 该方法在子类中被覆盖的情况下才将方法设置为final的。
  注:类的private方法会隐式地被指定为final方法。
  3.修饰变量
  修饰变量是final用得最多的地方,也是本文接下来要重点阐述的内容。首先了解一下final变量的基本语法:
  对于一个final变量,如果是基本数据类型的变量,则其数值一旦在初始化之后便不能更改;如果是引用类型的变量,则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。
image002.jpg
  上面的一段代码中,对变量i和obj的重新赋值都报错了。
二.深入理解final关键字
  在了解了final关键字的基本用法之后,这一节我们来看一下final关键字容易混淆的地方。
1.类的final变量和普通变量有什么区别?
  当用final作用于类的成员变量时,成员变量(注意是类的成员变量,局部变量只需要保证在使用之前被初始化赋值即可)必须在定义时或者构造器中进行初始化赋值,而且final变量一旦被初始化赋值之后,就不能再被赋值了。
  那么final变量和普通变量到底有何区别呢?下面请看一个例子:
  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args)  {
  3.         String a = "hello2";
  4.         final String b = "hello";
  5.         String d = "hello";
  6.         String c = b + 2;
  7.         String e = d + 2;
  8.         System.out.println((a == c));
  9.         System.out.println((a == e));
  10.     }
  11. }

  12. 运行结果
  13. true
  14. false
复制代码

  大家可以先想一下这道题的输出结果。为什么第一个比较结果为true,而第二个比较结果为fasle。这里面就是final变量和普通变量的区别了,当final变量是基本数据类型以及String类型时,如果在编译期间能知道它的确切值,则编译器会把它当做编译期常量使用。也就是说在用到该final变量的地方,相当于直接访问的这个常量,不需要在运行时确定。这种和C语言中的宏替换有点像。因此在上面的一段代码中,由于变量b被final修饰,因此会被当做编译器常量,所以在使用到b的地方会直接将变量b 替换为它的  值。而对于变量d的访问却需要在运行时通过链接来进行。想必其中的区别大家应该明白了,不过要注意,只有在编译期间能确切知道final变量值的情况下,编译器才会进行这样的优化,比如下面的这段代码就不会进行优化:

  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args)  {
  3.         String a = "hello2";
  4.         final String b = getHello();
  5.         String c = b + 2;
  6.         System.out.println((a == c));
  7.     }

  8.     public static String getHello() {
  9.         return "hello";
  10.     }
  11. }
复制代码
这段代码的输出结果为false。

2.被final修饰的引用变量指向的对象内容可变吗?
在上面提到被final修饰的引用变量一旦初始化赋值之后就不能再指向其他的对象,那么该引用变量指向的对象的内容可变吗?看下面这个例子:
  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args)  {
  3.         final MyClass myClass = new MyClass();
  4.         System.out.println(++myClass.i);
  5.     }
  6. }

  7. class MyClass {
  8.     public int i = 0;
  9. }
复制代码
这段代码可以顺利编译通过并且有输出结果,输出结果为1。这说明引用变量被final修饰之后,虽然不能再指向其他对象,但是它指向的对象的内容是可变的。
3.final和static
很多时候会容易把static和final关键字混淆,static作用于成员变量用来表示只保存一份副本,而final的作用是用来保证变量不可变。看下面这个例子:
  1. public class Test {

  2.     public static void main(String[] args)  {

  3.         MyClass myClass1 = new MyClass();
  4.         MyClass myClass2 = new MyClass();

  5.         System.out.println(myClass1.i);
  6.         System.out.println(myClass1.j);
  7.         System.out.println(myClass2.i);
  8.         System.out.println(myClass2.j);
  9.     }
  10. }

  11. class MyClass {
  12.     public final double i = Math.random();
  13.     public static double j = Math.random();
  14. }
复制代码
运行这段代码就会发现,每次打印的两个j值都是一样的,而i的值却是不同的。从这里就可以知道final和static变量的区别了。
4.匿名内部类中使用的外部局部变量为什么只能是final变量?
  这个问题请参见上一篇博文中《Java内部类详解》中的解释,在此处不再赘述。
5.关于final参数的问题
  关于网上流传的”当你在方法中不需要改变作为参数的对象变量时,明确使用final进行声明,会防止你无意的修改而影响到调用方法外的变量“这句话,我个人理解这样说是不恰当的。
  因为无论参数是基本数据类型的变量还是引用类型的变量,使用final声明都不会达到上面所说的效果。
  看这个例子就清楚了
image003.jpg
  上面这段代码好像让人觉得用final修饰之后,就不能在方法中更改变量i的值了。殊不知,方法changeValue和main方法中的变量i根本就不是一个变量,因为java参数传递采用的是值传递,对于基本类型的变量,相当于直接将变量进行了拷贝。所以即使没有final修饰的情况下,在方法内部改变了变量i的值也不会影响方法外的i。
再看下面这段代码:
  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args)  {
  3.         MyClass myClass = new MyClass();
  4.         StringBuffer buffer = new StringBuffer("hello");
  5.         myClass.changeValue(buffer);
  6.         System.out.println(buffer.toString());
  7.     }
  8. }

  9. class MyClass {
  10.     void changeValue(final StringBuffer buffer) {
  11.         buffer.append("world");
  12.     }
  13. }
复制代码
        运行这段代码就会发现输出结果为 helloworld。很显然,用final进行修饰并没有阻止在changeValue中改变buffer指向的对象的内容。有人说假如把final去掉了,万一在changeValue中让buffer指向了其他对象怎么办。有这种想法的朋友可以自己动手写代码试一下这样的结果是什么,如果把final去掉了,然后在changeValue中让buffer指向了其他对象,也不会影响到main方法中的buffer,原因在于java采用的是值传递,对于引用变量,传递的是引用的值,也就是说让实参和形参同时指向了同一个对象,因此让形参重新指向另一个对象对实参并没有任何影响。
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