浅析Java中的final关键字

2022-08-18 22:39:08

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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

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。

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。

举个例子：

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：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        String a = "hello2"; 
        final String b = "hello";
        String d = "hello";
        String c = b + 2; 
        String e = d + 2;
        System.out.println((a == c));
        System.out.println((a == e));
    }
}

=》true
false

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：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        String a = "hello2"; 
        final String b = getHello();
        String c = b + 2; 
        System.out.println((a == c));
 
    }
     
    public static String getHello() {
        return "hello";
    }
}

=> 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：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        final MyClass myClass = new MyClass();
        System.out.println(++myClass.i);
 
    }
}
 
class MyClass {
    public int i = 0;
}

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：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        MyClass myClass1 = new MyClass();
        MyClass myClass2 = new MyClass();
        System.out.println(myClass1.i);
        System.out.println(myClass1.j);
        System.out.println(myClass2.i);
        System.out.println(myClass2.j);
 
    }
}
 
class MyClass {
    public final double i = Math.random();
    public static double j = Math.random();
}

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：

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：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        MyClass myClass = new MyClass();
        StringBuffer buffer = new StringBuffer("hello");
        myClass.changeValue(buffer);
        System.out.println(buffer.toString());
    }
}
 
class MyClass {
     
    void changeValue(final StringBuffer buffer) {
        buffer.append("world");
    }
}

　　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。

　　所以关于网上流传的final参数的说法，我个人不是很赞同。

参考资料：

　　《Java编程思想》

码农公寓

一. final关键字的基本用法

二. 深入理解final关键字

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