final&不可变性

旧城等待， 2024-03-16 17:45 59阅读 0赞

### 一、什么是不可变性（Immutable） ###

*  如果对象在`被创建后，状态就不能被修改`，那么它就是不可变的
 *  这个对象不能被修改指：
    
     *  对象指向(引用)不可变
     *  字段不可变
     *  成员变量不可变

案列演示： *person对象，age和name属性都不能再变*

/**
     *      不可变的对象，演示其他类无法修改这个对象
     *      public也不行
     */
    public class Person {
        
        final String name = "李白";
        final int age = 18;
    }

测试修改被final修饰的类属性，发现编译都过不了

![50f1c93fccd334c11f808e14450d53eb.png][]

如果这个类，有一个可修改的成员变量，他不被final修饰，那么这个类就不具备不可变性，可以修改：

![459e7819f81765fbf472a90c8ae8e70e.png][]

具有不可变性的对象，一定线程安全！！！我们不需要采取任何额外的安全措施，也可以保证线程安全

### 二、final的作用 ###

#### 1、早期 ####

早起的Java版本中，会将final修饰的方法转为`内嵌调用`

> **内嵌调用**：一个方法调用另外一个final方法，那么就把这个final方法里面的东西全部都挪过来。相当于只在同一个方法里调用完成整个工作。不是方法之间调来调去，减少性能损耗。

#### 2、现在 ####

*  修饰类：防止被继承
 *  修饰方法：防止被重写
 *  修饰变量：防止被修改

final 天生 **线程安全** ，不需要额外的同步开销。

### 三、final的3种用法 ###

#### 1、修饰变量 ####

##### （1）含义 #####

被final修饰的变量，意味着`值不能被修改`。如果修饰的是`对象`，那么对象的`引用不能变`，但是引用的那个对象自身的`属性依然可以变化`。比如下面这样改变对象的引用是不可以的：

final Person p = new Person();
            p = new Person(); // 重新赋值一个别的对象是不允许的

但是修改对象的属性是可以的，如下：

final Person p = new Person();
            p.score = 100; // 对象的属性是可以修改的

##### （2）3种变量的赋值时机 #####

###### ① final instance variable（类中的final属性） ######

`属性`被声明为final后，改变量则`只能被赋值一次`。且一旦被赋值，final的变量就`不能在改变`，无论如何也不会变。

类中的final属性允许在下面三种时机进行赋值：

1、声明变量时在`等号右边`直接赋值

public class FinalVariableDemo {
        private final int a = 10;
    }

2、`构造函数`中赋值

public class FinalVariableDemo {
        private final int a;
    
        public FinalVariableDemo(int a) {
            this.a = a;
        }
    }

3、类的`初始化代码块中`赋值（不常用）

public class FinalVariableDemo {
        private final int a;
    
        {
            a = 4; // 初始化代码块中赋值
        }
    }

对于类中的final属性，必须在上面三种赋值方式中选择一种，否则就会提示错误：

![image-20230612153742805][]

###### ② final static variable（类中的static final属性） ######

类中的static final属性的赋值时机有两种，如下：

除了在声明变量的`等号右边直接赋值`外，static final变量还可以用`static初始代码块赋值`，但是不能用普通的初始化代码块赋值

1、声明变量时在`等号右边`直接赋值

public class FinalVariableDemo {
        private static final int a = 1;
    }

2、`static初始代码块赋值`

public class FinalVariableDemo {
        private static final int a;
        static {
            a = 1;
        }
    }

###### ③ final local variable（方法中的final变量） ######

方法中的final变量的赋值时机和前面两种不同，由于这里的变量是在方法里的；所以没有构造函数，也不存在初始代码块。它不规定赋值时机，只要求在`使用前必须赋值`，这一点和方法中的其他非final变量的要求也是一样的。

![9a0cc960fc40cfc81c6c1b329185657f.png][]

##### （3）为什么要规定赋值时机？ #####

如果在final变量在初始化时不赋值，而像普通变量一样自动会有一个默认值，那么以后再想赋值时，就意味着该变量从`默认值`变成你的`赋值`，这就意味着final变量的值修改了，违反了final不变性的原则了

#### 2、修饰方法 ####

##### （1）构造方法不允许final修饰 #####

![863ae15299d4e15286b39f4e96369c6c.png][]

##### （2）不可被重写，也就是不能被override #####

即便是子类有同样名字的方法，那也不是重写的父类方法，这个和`static不能被重写`是一个道理

![e2a0b064beaad571978bf8cf71c0de9b.png][]

#### 3、修饰类 ####

修饰类时，表示类不可被继承

*  String就是被final修饰
    
    ![36038154db17dd95012393577ed89bd5.png][]

![a4b8867cc916c445f9687a2131e27bc6.png][]

### 四、final的注意点 ###

*  final修饰对象的时候，只是对象的引用不可变，而对象本身的属性是可以变化的
 *  可以养成一个良好的编程习惯：对于要求不能变的变量或者属性，尽量使用final修饰，同时也能向其他开发者暗示该变量不能变。

### 五、不变性和final的关系 ###

不变形并`不`意味着，简单地用final修饰就是不可变

*  对于`基本数据类型`，确实被final修饰后就具备不可变性
 *  但是对于`对象类型`，需要该对象保证自身被创建后，状态永远不会变才可以
    
     *  满足以下条件时，对象类型才满足不可变性
        
         *  对象创建后，其状态就不能修改
         *  所有属性都是final修饰的
         *  对象创建过程中没有发生逸出

如下所示，该类的对象创建之后，对象整体都是不可变的：

/**
     * 描述：     一个属性students是对象，但是整体不可变，其他类无法修改set里面的数据
     *            只在初始化过程中赋值，只提供读取的方法isStudent(String name)给外部，其他类没有修改的机会
     */
    public class ImmutableDemo {
        
    
        private final Set<String> students = new HashSet<>();
    
        public ImmutableDemo() {
        
            students.add("李白");
            students.add("杜甫");
            students.add("白居易");
        }
    
        public boolean isStudent(String name) {
        
            return students.contains(name);
        }
    }

### 六、栈封闭技术 ###

在方法里新建的局部变量，实际上是存储在每个线程私有的栈空间，而每个栈空间是不能被其他线程所访问到的，所以不会有线程安全问题。这就是著名的“栈封闭”技术，是“线程封闭”技术的一种情况。

换句话说，方法内的变量，多个线程之间不共享，不会被其他线程所访问到

/**
     *      演示栈封闭的两种情况，基本变量 和 对象
     *      先演示线程争抢带来错误结果，然后把变量放到方法内，情况就变了
     */
    public class StackConfinement implements Runnable {
        
        //类共享变量，被两个线程共享
        int index = 0;
    
        public void inThread(){
        
            //方法内局部变量，多个线程之间不共享
            int neverGoOut = 0;
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        
                neverGoOut++;
            }
            System.out.println("栈内保护的数字是线程安全的： "+neverGoOut);
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        
                index++;
            }
            inThread();
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            StackConfinement r = new StackConfinement();
    
            Thread thread1 = new Thread(r);
            Thread thread2 = new Thread(r);
    
            thread1.start();
            thread2.start();
            thread1.join();
            thread2.join();
    
            System.out.println(r.index);
        }
    }

![135824f57b8647649168af7a26a4e28a.png][]

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[Link 1]: https://docs.qq.com/doc/DSVhXa2JraFpVVE9V
[final]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3NDgyMTIxMw==&mid=2247484899&idx=1&sn=03847aeef65afef95f616b694bd97955&chksm=fd2dc3d1ca5a4ac7f56638d0617434caafb9a1c3e90f58426473690c807fad0ead52746e7779#rd