Java中final关键字

许多编程语言都有某种方法,来向编译器告知一块数据是恒定不变的。有时候数据的恒定不变是很有用的,例如:

  • 一个编译时恒定不变的常量
  • 一个在运行时初始化,而你不希望它被改变的变量

对于编译期常量的这种情况,编译器可以将该常量值代入任何可能用到它的计算式中,也就是说,可以在编译期就执行计算式,这减轻了一些运行时的负担。在Java中,这类常量必须是基本类型的,并且以final表示,在对这个常量在定义时,或者构造函数中,必须进行赋值。

一个即是static又是final的域只占一段不能改变的存储空间。

final数据

当final应用于对象引用时,而不是基本类型时,其含义让人疑惑。对基本类型使用final不能改变的是他的数值。而对于对象引用,不能改变的是他的引用,而对象本身是可以修改的。一旦一个final引用被初始化指向一个对象,这个引用将不能再指向其他对象。java并未提供对任何对象恒定不变的支持。这一限制也通用适用于数组,它也是对象。

package com.bupt.java.test;

import java.util.Random;

class Value{
    int i;
    final int j;
    public Value( int i , int j){
        this.i = i;
        this.j = j;
    }
}

/*
 * 对基本类型使用final不能改变的是它的数值
 * 而对于对象引用,不能改变的是它的引用,而对象本身是可以修改的
 * 一旦一个final引用被初始化只想一个对象,这个引用不能再指向其他对象
 * */
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,根据惯例,既是static又是final的域将大写表示
    private final int valueOne = 9;
    private static final int VALUE_TWO = 99;
    
    //典型的公共常量
    public static final int VALUE_THREE = 39;
    
    //运行时常量
    private final int i4 = rand.nextInt(20);
    static final int INT_5 = rand.nextInt(20);
    private Value v1 = new Value(11,22);
    private final Value v2 = new Value(22,33);
    private static final Value VAL_3 = new Value(33,44);
    
    //数组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++; //不能对终态字段 FinalData.valueOne 赋值
        fd1.v2.i++;
//        System.out.println(fd1.v2.i);
        //fd1.v2.j++; //不能对终态字段 Value.j 赋值
        fd1.v1 = new Value(12,23); // ok -- not final
        
        for ( int i = 0 ; i < fd1.a.length ; i++ ) {
            fd1.a[i]++; //Object isn't constant!
        }
        //fd1.v2 = new Value(23,34);//不能对终态字段 FinalData.v2 赋值
        //fd1.VAL_3 = new Value(34,45); //不能对终态字段 FinalData.VAL_3 赋值
        //fd1.a = new int[3];//不能对终态字段 FinalData.a 赋值
        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 = 18
Creating new FinalData
fd1: i4 = 15, INT_5 = 18
fd2: i4 = 13, INT_5 = 18

由于valueOne和VALUE_TOW都是带有编译时数字的final基本类型,所以它们二者均可以用作编译期常量,并且没有重大区别。

VALUE_THREE是一种更加典型的对常量进行定义的方式:定义为public,可以被任何人访问;定义为static,则强调只有一份;定义为final,说明它是个常量。请注意被static和final修饰的变量全用大写字母命名,并且之间用下划线隔开。

我们不能因为某些数据是final的就认为在编译时可以知道它的值。在运行时使用随机数来初始化i4和INT5时说明这一点。实例中fd1和fd2中i4分别被初始化为15和13,INT_5的值是不可以通过创建第二个FinalData实例加以改变的,这是因为INT_5是被static修饰的。

空白final

java也许生成“空白final”,所谓空白final是指被声明为final但又未给初值的域。无论什么情况下编译器都会保证final域在使用前初始化。但空白final在final的使用上提供了很大的灵活性,为此,一个final域可以根据某些对象有所不同,却又保持恒定不变的特性。

package com.bupt.java.test;

class Poppet{
    private int i;
    public Poppet(int i){
        this.i = i;
    }
    public int getI() {
        return i;
    }
    public void setI(int i) {
        this.i = i;
    }
    
    
}
public class BlankFinal {
    private final int i = 0; //Initialized final
    private  final int j; //blank final
    private final Poppet p; // blank final reference
    
    public BlankFinal(){
        j = 1;
        p = new Poppet(1);
    }
    
    public BlankFinal( int x) {
        j = x;
        p = new Poppet(x);
    }
    
    public static void main(String[] args){
        BlankFinal b1 = new BlankFinal();
        BlankFinal b2 = new BlankFinal(47);
        
        System.out.println("b1.j="+b1.j+"\t\t b1.p.i="+b1.p.getI());
        System.out.println("b2.j="+b2.j+"\t\t b2.p.i="+b2.p.getI());
    }
}

运行结果:

b1.j=1         b1.p.i=1
b2.j=47         b2.p.i=47

final参数

java中也会将参数列表中的参数以声明的方式指明为final。这意味着你无法改变参数所指向的对象。例如:

package com.bupt.java.test;

class Gizmo{
    public void spin(String temp){
        System.out.println(temp+" Method call Gizmo.spin()");
    }
}
public class FinalArguments {
    void with(final Gizmo g){
        //g = new Gizmo(); //不能对终态局部变量 g 赋值。它必须为空白,并且不使用复合赋值
    }
    
    void without(Gizmo g) {
        g = new Gizmo();
        g.spin("without");
    }
    
//    void f(final int i){
//        i++;
//    }不能对终态局部变量 i 赋值。它必须为空白,并且不使用复合赋值
    
    int g(final int i){
        return i + 1;
    }
    public static void main(String[] args){
        FinalArguments bf = new FinalArguments();
        bf.without(null);
        bf.with(null);
        System.out.println("bf.g(10)="+bf.g(10));
    }
}

运行结果:

without Method call Gizmo.spin()
bf.g(10)=11

使用final方法有两个原因。第一个原因是把方法锁定,以防止任何继承它的类修改它的含义。这是出于设计的考虑:想要确保在继承中使用的方法保持不变,并且不会被覆盖。过去建议使用final方法的第二个原因是效率。在java的早期实现中,如果将一个方法指明为final,就是同意编译器将针对该方法的所有调用都转为内嵌调用。当编译器发现一个final方法调用命令时,它会根据自己的谨慎判断,跳过插入程序代码这种正常的调用方式而执行方法调用机制(将参数压入栈,跳至方法代码处执行,然后跳回并清理栈中的参数,处理返回值),并且以方法体中的实际代码的副本来代替方法调用。这将消除方法调用的开销。当然,如果一个方法很大,你的程序代码会膨胀,因而可能看不到内嵌所带来的性能上的提高,因为所带来的性能会花费于方法内的时间量而被缩减。在最近的java版本中,虚拟机(特别是hotspot技术)可以探测到这些情况,并优化去掉这些效率反而降低的额外的内嵌调用,因此不再需要使用final方法来进行优化了。事实上,这种做法正逐渐受到劝阻。在使用java se5/6时,应该让编译器和JVM去处理效率问题,只有在想明确禁止覆盖式,才将方法设置为final的。

final和private关键字

类中的所有private方法都是隐式的制定为final的。由于你无法访问private方法,你也就无法覆盖它。可以对private方法添加final修饰词,但这是毫无意义的。例如:

package com.bupt.java.test;

class WithFinals{
    private final void f(){
        System.out.println("WithFinals.f()");
    }
    
    private final void g(){
        System.out.println("WithFinals.g()");
    }
}

class OverridingPrivate extends WithFinals {
      private final void f() {
        System.out.println("OverridingPrivate.f()");
      }
      private void g() {
        System.out.println("OverridingPrivate.g()");
      }
    }
    class OverridingPrivate2 extends OverridingPrivate {
      public final void f() {
        System.out.println("OverridingPrivate2.f()");
      }
      public void g() {
        System.out.println("OverridingPrivate2.g()");
      }
    }
    
public class OverrideFinal {
    public static void main(String[] args){
        WithFinals w1 = new WithFinals();
//        w1.f(); //类型 WithFinals 中的方法 f()不可视,无法访问私有方法
//        w1.g();//类型 WithFinals 中的方法 g()不可视,无法访问私有方法
        OverridingPrivate w2 = new OverridingPrivate();
//        w2.f();
//        w2.g();
        OverridingPrivate2 w3 = new OverridingPrivate2();
        w3.f();
        w3.g();
    }
}

运行结果:

OverridingPrivate2.f()
OverridingPrivate2.g()

final类

当将类定义为final时,就表明你不打算继承该类,而且也不允许别人这么做。换句话说,出于某种考虑,你对该类的设计不需要做任何改动,或者出于安全的考虑,你不希望他有子类:

package com.bupt.java.test;

class SmallBrain{
    
}
final class Dinosaur{
    int i = 7;
    int j = 1;
    SmallBrain x = new SmallBrain();
    void f(){
        System.out.println("Dinosaur.f()");
    }
}
//class a extends Dinosaur{
//    
//}类型 a 不能成为终态类 Dinosaur 的子类
public class Jurassic {
    public static void main(String[] args){
        Dinosaur n = new Dinosaur();
        n.f();
        n.i = 40;
        n.j++;
        System.out.println("n.i="+n.i);
        System.out.println("n.j="+n.j);
    }
}

运行结果:

Dinosaur.f()
n.i=40
n.j=2

由于final是无法继承的,所以被final修饰的类中的发你过分都隐式的制定为final,以为你无法覆盖他们。在final类中可以给方法添加final,但这不会产生任何意义。

总结

  1. final类不能被继承,没有子类,final类中的方法默认是final的,但是final类中的成员变量默认不是final的。
  2. final方法不能被子类覆盖,但可以被继承。
  3. final成员变量表示常量,只能被赋值一次,赋值后值不再改变。
  4. final不能用于修饰构造方法。
posted @ 2017-11-19 00:17  起床oO  阅读(17434)  评论(1编辑  收藏  举报