Java的final關鍵字(高度濃縮版)

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final 關鍵字

在java的關鍵字中,static和final是兩個我們必須掌握的關鍵字。不同於其他關鍵字,他們都有多種用法,而且在一定環境下使用,可以提高程序的運行性能,優化程序的結構。下面我們來了解一下final關鍵字及其用法。

修飾數據

在編寫程序時,我們經常需要說明一個數據是不可變的,我們成爲常量。在java中,用final關鍵字修飾的變量,只能進行一次賦值操作,並且在生存期內不可以改變它的值。更重要的是,final會告訴編譯器,這個數據是不會修改的,那麼編譯器就可能會在編譯時期就對該數據進行替換甚至執行計算,這樣可以對我們的程序起到一點優化。不過在針對基本類型和引用類型時,final關鍵字的效果存在細微差別。我們來看下面的例子:

class Value {
    int v;
    public Value(int v) {
        this.v = v;
    }
}

public class FinalTest {
    
    final int f1 = 1;
    final int f2;
    public FinalTest() {
        f2 = 2;
    }

    public static void main(String[] args) {
        final int value1 = 1;
        // value1 = 4;
        final double value2;
        value2 = 2.0;
        final Value value3 = new Value(1);
        value3.v = 4;
    }
}

上面的例子中,我們先來看一下main方法中的幾個final修飾的數據,在給value1賦初始值之後,我們無法再對value1的值進行修改,final關鍵字起到了常量的作用。從value2我們可以看到,final修飾的變量可以不在聲明時賦值,即可以先聲明,後賦值。value3時一個引用變量,這裏我們可以看到final修飾引用變量時,只是限定了引用變量的引用不可改變,即不能將value3再次引用另一個Value對象,但是引用的對象的值是可以改變的,從內存模型中我們看的更加清晰:
在這裏插入圖片描述
上圖中,final修飾的值用粗線條的邊框表示它的值是不可改變的,我們知道引用變量的值實際上是它所引用的對象的地址,也就是說該地址的值是不可改變的,從而說明了爲什麼引用變量不可以改變引用對象。而實際引用的對象實際上是不受final關鍵字的影響的,所以它的值是可以改變的。

另一方面,我們看到了用final修飾成員變量時的細微差別,因爲final修飾的數據的值是不可改變的,所以我們必須確保在使用前就已經對成員變量賦值了。因此對於final修飾的成員變量,我們有且只有兩個地方可以給它賦值,一個是聲明該成員時賦值,另一個是在構造方法中賦值,在這兩個地方我們必須給它們賦初始值。

最後我們需要注意的一點是,同時使用static和final修飾的成員在內存中只佔據一段不能改變的存儲空間。

修飾方法參數

前面我們可以看到,如果變量是我們自己創建的,那麼使用final修飾表示我們只會給它賦值一次且不會改變變量的值。那麼如果變量是作爲參數傳入的,我們怎麼保證它的值不會改變呢?這就用到了final的第二種用法,即在我們編寫方法時,可以在參數前面添加final關鍵字,它表示在整個方法中,我們不會(實際上是不能)改變參數的值:

public class FinalTest {

    public void finalFunc(final int i, final Value value) {
        // i = 5; 不能改變i的值
        // v = new Value(); 不能改變v的值
        value.v = 5; // 可以改變引用對象的值
    }
}

修飾方法

第三種方式,即用final關鍵字修飾方法,它表示該方法不能被覆蓋。這種使用方式主要是從設計的角度考慮,即明確告訴其他可能會繼承該類的程序員,不希望他們去覆蓋這個方法。這種方式我們很容易理解,然而,關於private和final關鍵字還有一點聯繫,這就是類中所有的private方法都隱式地指定爲是final的,由於無法在類外使用private方法,所以也就無法覆蓋它。

修飾類

瞭解了final關鍵字的其他用法,我們很容易可以想到使用final關鍵字修飾類的作用,那就是用final修飾的類是無法被繼承的。

總結

final關鍵字是我們經常使用的關鍵字之一,它的用法有很多,但是並不是每一種用法都值得我們去廣泛使用。它的主要用法有以下四種:

  1. 用來修飾數據,包括成員變量和局部變量,該變量只能被賦值一次且它的值無法被改變。對於成員變量來講,我們必須在聲明時或者構造方法中對它賦值;
  2. 用來修飾方法參數,表示在變量的生存期中它的值不能被改變;
  3. 修飾方法,表示該方法無法被重寫;
  4. 修飾類,表示該類無法被繼承。

上面的四種方法中,第三種和第四種方法需要謹慎使用,因爲在大多數情況下,如果是僅僅爲了一點設計上的考慮,我們並不需要使用final來修飾方法和類。

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