Java中的final变量、final方法和final类

2023-05-16

1、final变量

final关键字可用于变量声明，一旦该变量被设定，就不可以再改变该变量的值。通常，由final定义的变量为常量。例如，在类中定义PI值，可以使用如下语句：

final double PI=3.14;

在Java中定义全局常量，通常使用public static final修饰，这样的常量只能在定义是被赋值。

public static final double PI_VAULE = 3.14;

规范：被定义为final的常量定义时需要使用大写字母命名，并且中间使用下划线进行连接。

常量示例：

import java.util.Random;

class Test
{
	int i = 0;
}

/**
 * 常量示例
 * 
 * @author pan_junbiao
 *
 */
public class FinalData
{
	static Random rand = new Random();
	private final int VALUE_1 = 9; // 声明一个final常量
	private static final int VALUE_2 = 10; // 声明一个final、static常量
	private final Test test = new Test(); // 声明一个final引用
	private Test test2 = new Test(); // 声明一个不是final的引用
	private final int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; // 声明一个定义为final的数组
	private final int i4 = rand.nextInt(20);
	private static final int i5 = rand.nextInt(20);

	public String toString()
	{
		return "i4值：" + i4 + " i5值：" + i5 + " ";
	}

	public static void main(String[] args)
	{
		FinalData data = new FinalData();

		// 报错：不能改变定义为final的常量值
		// data.VALUE_1 = 8;

		// 报错：不能改变定义为final的常量值
		// data.VALUE_2 = 9;

		// 报错：不能将定义为final的引用指向其他引用
		// data.test = new Test();

		// 正确： 可以对指定为final的引用中的成员变量赋值
		data.test.i = 1;

		// 正确： 可以将没有定义为final的引用指向其他引用
		data.test2 = new Test();

		// 报错：不能对定义为final的数组赋值
		// int b[] = { 7, 8, 9 };
		// data.a = b;

		// 但是final的数组中的每一项内容是可以改变的
		for (int i = 0; i < data.a.length; i++)
		{
			data.a[i] = 9;
		}

		System.out.println(data);
		System.out.println("data2");
		System.out.println(new FinalData());
	}
}

执行结果：

从上述执行结果中可以发现i5的值是相同的。

全局常量：

我们知道一个被定义为final的对象引用只能指向唯一一个对象，不可以将它再指向其它对象，但是一个对象的值却是可以改变的，那么为了使一个常量真正做到不可更改，可以将常量声明为static final。

示例：在项目中创建FinalStaticData类，在该类中创建Random类的对象，在主方法中分别输出类中定义的final变量a1与a2。

import static java.lang.System.out;

import java.util.Random;

/**
 * FinalStaticData类
 * 
 * @author pan_junbiao
 *
 */
public class FinalStaticData
{
	private static Random rand = new Random(); // 实例化一个Random类对象
	// 随机产生0~10之间的随机数赋予定义为final的a1
	private final int a1 = rand.nextInt(10);
	// 随机产生0~10之间的随机数赋予定义为static final的a2
	private static final int a2 = rand.nextInt(10);

	public static void main(String[] args)
	{
		FinalStaticData fdata = new FinalStaticData(); // 实例化一个对象
		// 调用定义为final的a1
		out.println("重新实例化对象调用a1的值：" + fdata.a1);
		// 调用定义为static final的a2
		out.println("重新实例化对象调用a2的值：" + fdata.a2);
		// 实例化另外一个对象
		FinalStaticData fdata2 = new FinalStaticData();
		out.println("重新实例化对象调用a1的值：" + fdata2.a1);
		out.println("重新实例化对象调用a2的值：" + fdata2.a2);
	}
}

运行结果：

从本示例运行结果中可以看出，定义为final的常量不是恒定不变的，将随机数赋予定义为final的常量，可以做到每次运行程序时改变a1的值。但是a2与a1不同，由于它被声明为static final形式，所以在内存中为a2开辟了一个恒定不变的区域，当再次实例化一个FinalStaticData对象时，仍然指向a2这块内存区域，所以a2的值保存不变。a2是在装载时被初始化，而不是每次创建新对象时被初始化；而a1会重新实例化对象时被更改。

最后总结一下在程序中final数据可以出现的位置，如下程序。

/**
 * 总结一下在程序中final数据可以出现的位置
 * 
 * @author pan_junbiao
 *
 */
public class FinalDataTest
{
	// final成员变量不可更改
	final int VALUE_ONE = 6;

	// 在声明final成员变量时没有赋值，称为空白final
	final int BLANK_FINALVAULE;

	// 在构造方法中为空白final赋值
	public FinalDataTest()
	{
		BLANK_FINALVAULE = 8;
	}

	// 设置final参数，不可以改变参数x的值
	int doIt(final int x)
	{
		return x + 1;
	}

	// 局部变量定义为final，不可以改变i的值
	void doSomething()
	{
		final int i = 7;
	}
}

2、final方法

首先，我们应该了解定义为final的方法不能被重写。

将方法定义为final类型可以防止任何子类修改该类的定义与实现方式，同时定义为final的方法执行效率要高于非final方法。在修饰权限中曾经提到过private修饰符，如果一个父类的某个方法被设置为private修饰符，子类将无法访问该方法，自然无法覆盖该方法，所以一个定义为private的方法隐式被指定为final类型，这样无须将一个定义为private的方法再定义为final类型。

语法：

private final void test()
{
}

3、final类

定义为final的类不能被继承。

如果希望一个类不允许任何类继承，并且不允许其他人对这个类有任何改动，可以将这个类设置为final形式。

final类的语法如下：

final 类名{}

如果将某个类设置为final形式，则类中的所有方法都被隐式设置为final形式，但是final类中的成员变量可以被定义为final或非final形式。

示例：在项目中创建FinalClass类，在类中定义doit()方法和变量a，实现在主方法中操作变量a自增。

/**
 * 定义final类
 * 
 * @author pan_junbiao
 *
 */
final class FinalClass
{
	int a = 3;

	void doit()
	{
	}

	public static void main(String args[])
	{
		FinalClass f = new FinalClass();
		f.a++;
		System.out.println(f.a); // 结果：4
	}
}

4、总结

下面总结了一些使用final关键字的好处：

（1）final关键字提高了性能。JVM和Java应用都会缓存final变量。

（2）final变量可以安全的在多线程环境下进行共享，而不需要额外的同步开销。

（3）使用final关键字，JVM会对方法、变量及类进行优化。

不可变类：

创建不可变类要使用final关键字。不可变类是指它的对象一旦被创建了就不能被更改了。String是不可变类的代表。不可变类有很多好处，譬如它们的对象是只读的，可以在多线程环境下安全的共享，不用额外的同步开销等等。

关于final的重要知识点：

（1）final关键字可以用于成员变量、本地变量、方法以及类。

（2）final成员变量必须在声明的时候初始化或者在构造器中初始化，否则就会报编译错误。

（3）你不能够对final变量再次赋值。

（4）本地变量必须在声明时赋值。

（5）在匿名类中所有变量都必须是final变量。

（6）final方法不能被重写。

（7）final类不能被继承。

（8）final关键字不同于finally关键字，后者用于异常处理。

（9）final关键字容易与finalize()方法搞混，后者是在Object类中定义的方法，是在垃圾回收之前被JVM调用的方法。

（10）接口中声明的所有变量本身是final的。

（11）final和abstract这两个关键字是反相关的，final类就不可能是abstract的。

（12）final方法在编译阶段绑定，称为静态绑定(static binding)。

（13）没有在声明时初始化final变量的称为空白final变量(blank final variable)，它们必须在构造器中初始化，或者调用this()初始化。不这么做的话，编译器会报错“final变量(变量名)需要进行初始化”。

（14）将类、方法、变量声明为final能够提高性能，这样JVM就有机会进行估计，然后优化。

（15）按照Java代码惯例，final变量就是常量，而且通常常量名要大写。

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