Java关键词final解读
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
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 = 18
Creating new FinalData
fd1: i4 = 15, INT_5 = 18
fd2: 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》
