java关键字final浅谈

- 日理万妓 2022-06-01 04:09 180阅读 0赞

上一篇我们提到关键finally，这一篇我们来看看final。这两者区别很大的。  
final可以修饰：数据、方法和类

**final数据**  
在我们程序设计中，往往会涉及到一些常量， 常量是程序运行时恒定不变的量，许多程序设计语言都有某种方法，向编译器告知一块数据是恒定不变的，例如C++中的const和Java中的final。而常量主要应用下述两个方面：  
（1）编译期常数，它永远不会改变 （编译时常量）

public class FinalTest { 
        //编译时常量
        final int i1 =9;
        static final int I2 = 99; //变量需大写
        public void method(){
        }
        public static void main(String[] args) {
            FinalTest fd1 = new FinalTest();
            //fd1.i1++; // 编译报错不能改变值
            //FinalTest.I2++;// 编译报错不能改变值
        }
    }

对于编译器的常量，编译器可将常量值“封装”到需要的技术过程里。也就是说计算时间提前执行，从而节省运行时的一些开销。比如我们常用的常量类。在java中，这些形式的常数必须属于基本类型，而且要用final关键字进行表达。并且在定义时给出一个值。

注意：对于含有固定初始化值（即编译期常数）的 fianl static 基本数据类型，它们的名字根据规则要全部采用大写

（2）在运行期初始化的一个值，我们不希望它发生变化（运行时常量）

public class FinalTest {
        //运行期常量
        int i3 = (int)(Math.random()*20);
        final int i4 = (int)(Math.random()*20);
        static final int i5 = (int)(Math.random()*20); 
    
        public void print(String id){
            System.out.println(
                    id + ": " + "i4 = " + i4 +
                    ", i5 = " + i5);
        }
        public static void main(String[] args) {
            FinalTest fd1 = new FinalTest();
            fd1.print("fd1");
            FinalTest fd2 = new FinalTest();
            fd1.print("fd1");
            fd2.print("fd2");
            fd2.print("fd1");
        }
    }
    运行结果：
    fd1: i4 = 13, i5 = 17
    fd1: i4 = 13, i5 = 17
    fd2: i4 = 6, i5 = 17
    fd1: i4 = 13, i5 = 17

从上面的列子中可以看出，并非说我用final修饰了某样东西，那么它的值就一定能在编译期确定。i4和i5证明了这一点，它们是在运行期使用的随机数。例子的这一部分也向大家揭示出将final 值设为 static 和非 static 之间的差异。只有当值在运行期间初始化的前提下，这种差异才会揭示出来。  
从结果我们可以知道，对于i4当同一个对象调用时，不管调用多少次，它的值会一直保持为13。而对于i5的值不会由于创建了另一个 FinalData 对象而发生改变。那是因为它的属性是 static，而且在载入时初始化，而非每创建一个对象时初始化。

注意：i5 在编译期间是未知的，所以它没有大写。

**被final修饰的基本数据类型和对象的区别**  
对于基本数据类型，一旦被final修饰，那么它的值将不会再发送改变。对于final修饰的变量必须给定一个值。

而对于一个对象就没那么简单了，我们知道一旦我们new了一个对象，编译器会在堆空间中给这个对象分配一块空间，我们通过一个指引指向这个对象。一旦对象指引被final修饰，那么它的指引就会被固定不再改变（也就是说这个指引永远不能指向另一个对象），但需要注意的是对象本身是可以改变的。这点也是容易被许多人误解的地方。

class Value{
        int i =1;
    }
    public class FinalTest { 
        //编译时常量,修饰的基本类型
        final int i1 =9;
        //一般对象
        Value v1 = new Value();
        //被final修饰的对象
        final Value v2 = new Value();
        //final Value v4; // 编译报错，没有实例化
    
        //Arrays数组也是对象
        final int[] a = {
       1, 2, 3, 4, 5};
    
        public static void main(String[] args) {
            FinalTest fd1 = new FinalTest();
            //fd1.i1++; // 编译报错不能改变值
            fd1.v2.i++; // 对象不是常量，对象本身可以改变
            fd1.v1 = new Value(); // 可以new对象 ---没有被final修饰
            for(int i = 0; i < fd1.a.length; i++)
            fd1.a[i]++; // 对象不是常量，本身可以改变
            //! fd1.v2 = new Value(); // 无法改变对象的指引
            //! fd1.a = new int[3]; //
        }
    }

从 v1 到 v4 的变量向我们揭示出 final 修饰对象指引的含义。正如大家在 main()中看到的那样，并不能认为由于 v2属于 final，所以就不能再改变它的值（对象本身可以改变）。然而，我们确实不能再将 v2 绑定到一个新对象（不能改变指引指向另一个对象），因为它的属性是final。这便是 final 对于一个句柄的确切含义。我们会发现同样的含义亦适用于数组，后者只不过是另一种类型的句柄而已。

**空白 final**  
Java 1.1 允许我们创建“空白 final”，它们属于一些特殊的字段。尽管被声明成 final，但却未得到一个初始值。无论在哪种情况下，空白 final 都必须在实际使用前得到正确的初始化。而且编译器会主动保证这一规定得以贯彻。然而，对于 final 关键字的各种应用，空白 final 具有最大的灵活性。举个例子来说，位于类内部的一个 final 字段现在对每个对象都可以有所不同，同时依然保持其“不变”的本质。下面列出一个例子：

public class BlankFinal { 
        final int i = 0; // 
        final int j; // 空白 final
        final Poppet p; // 空白 final指引
    
        // 空白 finals 必须被初始化
        BlankFinal() {
            j = 1; 
            p = new Poppet();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            BlankFinal bf = new BlankFinal();
        }
    
    }

**final 自变量**  
我们可以将自变量设成 final 属性，方法是在自变量列表中对它们进行适当的声明。这意味着在一  
个方法的内部，我们不能改变自变量句柄指向的东西。如下所示：

public class FinalArguments { 
        void with(final Gizmo g) {
            // ! g = new Gizmo(); // 参数被final修饰
            g.spin();
        }
    
        void without(Gizmo g) {
            g = new Gizmo(); // OK -- g not final
            g.spin();
        }
    
        // void f(final int i) { i++; } // 不能改变
        // 可以读取被自变量修饰的值:
        int g(final int i) {
            return i + 1;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            FinalArguments bf = new FinalArguments();
            bf.without(null);
            bf.with(null);
        }
    }

注意：此时仍然能为 final 自变量分配一个 null（空）句柄，同时编译器不会捕获它。这与我们对非 final 自变量采取的操作是一样的。方法 f()和 g()向我们展示出基本类型的自变量为 final 时会发生什么情况：我们只能读取自变量，不可改变它。

**final方法**  
之所以要使用 final 方法，可能是出于对两方面理由的考虑。  
第一个是为方法“上锁”，防止任何继承类改变它的本来含义。设计程序时，若希望一个方法的行为在继承期间保持不变，而且不可被覆盖或改写，就可以采取这种做法(当然我们也可以采用private修饰父类方法达到同样的目的)。

第二个理由是程序执行的效率。将一个方法设成 final 后，编译器就可以把对那个方法的所有调用都置入“嵌入”调用里。只要编译器发现一个 final 方法调用，就会（根据它自己的判断）忽略为执行方法调用机制而采取的常规代码插入方法（将自变量压入堆栈；跳至方法代码并执行它；跳回来；清除堆栈自变量；最后对返回值进行处理）。相反，它会用方法主体内实际代码的一个副本来替换方法调用。这样做可避免方法调用时的系统开销。当然，若方法体积太大，那么程序也会变得雍肿，可能感觉不到嵌入代码所带来的任何性能提升。因为任何提升都被花在方法内部的时间抵消了。 Java 编译器能自动侦测这些情况，并颇为“明智”地决定是否嵌入一个 final 方法。然而，最好还是不要完全相信编译器能正确地作出所有判断。通常，只有在方法的代码量非常少，或者想明确禁止方法被覆盖的时候，才应考虑将一个方法设为final。

注意：类内所有 private 方法都自动成为 final。由于我们不能访问一个 private 方法，所以它绝对不会被其他方法覆盖（若强行这样做，编译器会给出错误提示）。我们也可手动为一个 private 方法添加 final 指示符，但这样多此一举。

**final 类**  
假如我们的类肯定不需要进行任何改变；或者出于安全方面的理由，我们不希望进行子类化（被继承）。或者我们还考虑到执行效率的问题，并想确保涉及这个类各对象的所有行动都要尽可能地有效。我们就可以将这个类修饰成final。比如我常用的String类，Math类等等，都是final类。  
当一个类被修饰为final,结果只是禁止进行继承—— 没有更多的限制。它的数据成员可以是final也可以不是，这个由我们自己选择。然而，由于它禁止了继承，所以一个 final 类中的所有方法都默认为 final。因为此时再也无法覆盖它们。