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环球速看：Java关键词final解读

2022-12-19 20:14:14 来源：博客园

1 final基本用法
- 1.1 final修饰变量
- 1.2 final修饰方法参数
- 1.3 final修饰方法
- 1.4 final修饰类
- 1.5 空白final
- 1.6 static final
2 jvm角度理解final不可变性
3 final多线程下可见性
4 final域重排序规则
5 面试常见问题
- 5.1 所有的final修饰的字段都是编译期常量吗?
- 5.2 final类型的类如何拓展?
- 5.3 如何理解private所修饰的方法是隐式的final?

1 final基本用法

final：“这是无法改变的"final可以修饰：变量、参数、方法、类

(资料图片仅供参考)

1.1 final修饰变量

修饰变量（变量、局部变量），当变量类型为：

基本类型，一旦被赋值，该值不能被改变。
引用类型，一旦引用被初始化指向一个对象，就不能指向别的对象，但对象内容可以被修改
数据类型：数组也是引用类型

分析以下代码：

import java.util.Random;class Value {    int i; // Package access    public Value(int i) { this.i = i; }}public class FinalData {    private static Random rand = new Random(47);    private String id;    public FinalData(String id) { this.id = id; }    //编译时常量    private final int valueOne = 9;    private static final int VALUE_TWO = 99;    public static final int VALUE_THREE = 39;    //非编译时常量    private final int i4 = rand.nextInt(20);    static final int INT_5 = rand.nextInt(20);    private Value v1 = new Value(11);    private final Value v2 = new Value(22);    private static final Value VAL_3 = new Value(33);    // Arrays:    private final int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };    public String toString() {        return id + ": " + "i4 = " + i4 + ", INT_5 = " + INT_5;    }    public static void main(String[] args) {        FinalData fd1 = new FinalData("fd1");        //! fd1.valueOne++; // Error: can’t change value        fd1.v2.i++; // OK：引用指向的对象内容可变        fd1.v1 = new Value(9); // OK ：非final，引用可变        for(int i = 0; i < fd1.a.length; i++)            fd1.a[i]++; // Object isn’t constant!        //! fd1.v2 = new Value(0); // Error: final引用不可变        //! fd1.VAL_3 = new Value(1); //Error: final引用不可变        //! fd1.a = new int[3];        System.out.println(fd1);        System.out.println("Creating new FinalData");        FinalData fd2 = new FinalData("fd2");        System.out.println(fd1);        System.out.println(fd2);    }}/* 运行结果:fd1: i4 = 15, INT_5 = 18Creating new FinalDatafd1: i4 = 15, INT_5 = 18fd2: i4 = 13, INT_5 = 18*///:~

说明：

valuOne和VALUE_TWO：都是编译期常量，无重大区别。
VAL_THREE：典型的对常量定义的方式：定义为public,则可以被用于包之外；定义为static，则强调只有一份；定义为final,则说明它是一个常量。注意这种类型常量的命名方式（大写和下划线）
i4和INT_ 5：final变量不代表编译时可知它的值，可以在运行时初始化值。例如在运行时使用随机生成的数值来初始化
v1、v2、VAL_3 说明final引用的特征
特别注意：INT_5：不可以通过创建第二个FinalData对象而加以改变。因为它是static的，在装载时已被初始化，而不是每次创建新对象时都初始化。

1.2 final修饰方法参数

参数：遵循final修饰变量的约束条件，不能在方法中修改它的值或者指向别的对象。

private void finalParam(final Map param){    param = new HashMap();//报错    param.put("","");//不报错 }

1.3 final修饰方法

使用final方法的原因：确保在继承中使方法行为保持不变，并且不会被覆盖（设计考虑）。

final修饰的方法不可以重写（重写发生在父类与之类）
final修饰的方法可以重载（同一个类）

以下代码可以正确运行：

public class FinalExampleParent {    public final void test() {    }    public final void test(String str) {    }}

final和private：

类中所有的private方法都隐式地指定为final的。由于其它类无法取用private方法，因此无法覆盖它。可以对private方法添加final修饰，但没意义。

1.4 final修饰类

当类定义为final时，表示该类不可继承。final类的所有方法都是隐式为final，因为无法覆盖它们

1.5 空白final

定义：被声明为final但又未给定初值的域。用途：提供了更大的灵活性：一个类中的final域就可以做到根据对象而有所不同，却又保持其恒定不变的特性。

class Poppet {    private int i;    Poppet(int ii) { i = ii; }}public class BlankFinal {    private final int i = 0; // Initialized final    private final int j; // Blank final    private final Poppet p; // Blank final reference    //空final构造器中初始化    public BlankFinal() {        j = 1; // Initialize blank final        p = new Poppet(1); // Initialize blank final reference    }    public BlankFinal(int x) {        j = x; // Initialize blank final        p = new Poppet(x); // Initialize blank final reference    }    public static void main(String[] args) {    //空final域在不同情形下赋予不一样的初值        new BlankFinal();        new BlankFinal(47);    }}

说明：

必须在域的定义处或者每个构造器中对final赋值，这正是fnal域在使用前总是被初始化的原因所在。
一个类中的final域可以根据对象而有所不同，却又保持其不变的特性。

1.6 static final

同时是static final 的字段占据一段不能改变的存储空间，它必须在定义的时候进行赋值，否则编译器将不予通过【即使在构造函数中初始化也不行】。
static修饰的字段并不属于一个对象，而是属于这个类的。【对一个类创建多个对象，其static final 修饰的变量其实是指向同一个值】

2 jvm角度理解final不可变性

一、Javac编译器final变量的不变性由Javac编译时来保证：（只能在编译期而不能在运行期中检查）

javac编译时，进入数据及控制流分析阶段时，Flow.flow()会涉及以下检查：检查final变量是否有多次赋值，空白final变量是否在构造函数中进行过初始化。

这里参考：javac final变量未赋值检测讲解

二、JVM类加载final类的不可变性由jvm进行类加载的校验阶段来保证：

JVM类加载的校验阶段中，对元数据验证时，包含final语义校验：1. 这个类的父类是否继承了不允许被继承的类（被final修饰的类）2. 类中的字段、方法是否与父类产生矛盾（例如覆盖了父类的final字段，或者出现不符合规则的方法重载，例如方法参数都一致，但返回值类型却不同等）

3 final多线程下可见性

定义：被final修饰的字段在构造器中一旦被初始化完成，并且构造器没有把“this”的引用传递出去，那么在其他线程中就能看见final字段的值。如代码所示，变量i与j都具备可见性，它们无须同步就能被其他线程正确访问。

public static final int i;public final int j;static {    i = 0;    // 省略后续动作 }{    // 选择在构造函数中初始化    j = 0;    // 省略后续动作}

解读：final字段如果声明时赋值，因为只能赋值一次，因此即便存在并发，也能确保只有唯一值如果在构造函数中赋值，在无引用溢出下，构造函数是线程安全的，因此final字段也是线程安全

4 final域重排序规则

这方面内容待研究，或者参考：final域重排序规则

5 面试常见问题

5.1 所有的final修饰的字段都是编译期常量吗?

不是编译期常量指的就是程序在编译时就能确定这个常量的具体值非编译期常量就是程序在运行时才能确定常量的值 (运行时常量)

public class Test {    //编译期常量    final int i = 1;    final static int J = 1;    //非编译期常量    Random r = new Random();    final int k = r.nextInt();}

k的值由随机数对象决定，所以不是所有的final修饰的字段都是编译期常量，只是k的值在被初始化后无法被更改。

5.2 final类型的类如何拓展?

设计模式中最重要的两种关系，一种是继承/实现，另外一种是组合关系。所以当遇到不能用继承的，应该考虑用组合：

class MyString{    private String innerString;    // ...init & other methods    // 支持老的方法    public int length(){        return innerString.length(); // 通过innerString调用老的方法    }    // 添加新方法    public String toMyString(){        //...    }}

5.3 如何理解private所修饰的方法是隐式的final?

类中所有的private方法都隐式地指定为final，因为其它类无法调用private方法，因此无法覆盖它。可以对private方法添加final修饰，但没意义

参考书籍：《Thinking in Java》《深入理解java虚拟机》

关键词：构造函数常见问题引用类型