【Java学习笔记之二十】final关键字在Java继承中的用法小结

Z时代
2024-01-10
分类：综合

java

谈到final关键字，想必很多人都不陌生，在使用匿名内部类的时候可能会经常用到final关键字。另外，Java中的String类就是一个final类，那么今天我们就来了解final这个关键字的用法。

一、final关键字的基本用法

在Java中，final关键字可以用来修饰类、方法和变量（包括成员变量和局部变量）。下面就从这三个方面来了解一下final关键字的基本用法。

1、修饰类

　当用final修饰一个类时，表明这个类不能被继承。也就是说，如果一个类你永远不会让他被继承，就可以用final进行修饰。final类中的成员变量可以根据需要设为final，但是要注意final类中的所有成员方法都会被隐式地指定为final方法。

在使用final修饰类的时候，要注意谨慎选择，除非这个类真的在以后不会用来继承或者出于安全的考虑，尽量不要将类设计为final类。

2、修饰方法

下面这段话摘自《Java编程思想》第四版第143页：

　 “使用final方法的原因有两个。第一个原因是把方法锁定，以防任何继承类修改它的含义；第二个原因是效率。在早期的Java实现版本中，会将final方法转为内嵌调用。但是如果方法过于庞大，可能看不到内嵌调用带来的任何性能提升。在最近的Java版本中，不需要使用final方法进行这些优化了。“

　　因此，如果只有在想明确禁止该方法在子类中被覆盖的情况下才将方法设置为final的。即父类的final方法是不能被子类所覆盖的，也就是说子类是不能够存在和父类一模一样的方法的。

final修饰的方法表示此方法已经是“最后的、最终的”含义，亦即此方法不能被重写（可以重载多个final修饰的方法）。此处需要注意的一点是：因为重写的前提是子类可以从父类中继承此方法，如果父类中final修饰的方法同时访问控制权限为private，将会导致子类中不能直接继承到此方法，因此，此时可以在子类中定义相同的方法名和参数，此时不再产生重写与final的矛盾，而是在子类中重新定义了新的方法。（注：类的private方法会隐式地被指定为final方法。）

 1 public class B extends A {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4 
 5     }
 6 
 7     public void getName() {
 8         
 9     }
10 }
11 
12 class A {
13 
14     /**
15      * 因为private修饰，子类中不能继承到此方法，因此，子类中的getName方法是重新定义的、
16      * 属于子类本身的方法，编译正常
17      */
18     private final void getName() {
19         
20     }
21 
22     /* 因为pblic修饰，子类可以继承到此方法，导致重写了父类的final方法，编译出错
23     public final void getName() {
24     
25     }
26     */
27 }

3、修饰变量
修饰变量是final用得最多的地方，也是本文接下来要重点阐述的内容。

final成员变量表示常量，只能被赋值一次，赋值后值不再改变。

　　当final修饰一个基本数据类型时，表示该基本数据类型的值一旦在初始化后便不能发生变化；如果final修饰一个引用类型时，则在对其初始化之后便不能再让其指向其他对象了，但该引用所指向的对象的内容是可以发生变化的。本质上是一回事，因为引用的值是一个地址，final要求值，即地址的值不发生变化。

　　final修饰一个成员变量（属性），必须要显示初始化。这里有两种初始化方式，一种是在变量声明的时候初始化；第二种方法是在声明变量的时候不赋初值，但是要在这个变量所在的类的所有的构造函数中对这个变量赋初值。

　　当函数的参数类型声明为final时，说明该参数是只读型的。即你可以读取使用该参数，但是无法改变该参数的值。

举个例子：

上面的一段代码中，对变量i和obj的重新赋值都报错了。

二、深入理解final关键字

在了解了final关键字的基本用法之后，这一节我们来看一下final关键字容易混淆的地方。

1、类的final变量和普通变量有什么区别？

当用final作用于类的成员变量时，成员变量（注意是类的成员变量，局部变量只需要保证在使用之前被初始化赋值即可）必须在定义时或者构造器中进行初始化赋值，而且final变量一旦被初始化赋值之后，就不能再被赋值了。

那么final变量和普通变量到底有何区别呢？下面请看一个例子：

 1 public class Test { 
 2     public static void main(String[] args)  { 
 3         String a = "hello2";   
 4         final String b = "hello"; 
 5         String d = "hello"; 
 6         String c = b + 2;   
 7         String e = d + 2; 
 8         System.out.println((a == c)); 
 9         System.out.println((a == e)); 
10     } 
11 }

输出结果：true、false

大家可以先想一下这道题的输出结果。为什么第一个比较结果为true，而第二个比较结果为fasle。这里面就是final变量和普通变量的区别了，当final变量是基本数据类型以及String类型时，如果在编译期间能知道它的确切值，则编译器会把它当做编译期常量使用。也就是说在用到该final变量的地方，相当于直接访问的这个常量，不需要在运行时确定。这种和C语言中的宏替换有点像。因此在上面的一段代码中，由于变量b被final修饰，因此会被当做编译器常量，所以在使用到b的地方会直接将变量b

替换为它的值。而对于变量d的访问却需要在运行时通过链接来进行。想必其中的区别大家应该明白了，不过要注意，只有在编译期间能确切知道final变量值的情况下，编译器才会进行这样的优化，比如下面的这段代码就不会进行优化：

 1 public class Test { 
 2     public static void main(String[] args)  { 
 3         String a = "hello2";   
 4         final String b = getHello(); 
 5         String c = b + 2;   
 6         System.out.println((a == c)); 
 7   
 8     } 
 9       
10     public static String getHello() { 
11         return "hello"; 
12     } 
13 }

这段代码的输出结果为false。这里要注意一点就是：不要以为某些数据是final就可以在编译期知道其值，通过变量b我们就知道了，在这里是使用getHello()方法对其进行初始化，他要在运行期才能知道其值。

2、被final修饰的引用变量指向的对象内容可变吗？

在上面提到被final修饰的引用变量一旦初始化赋值之后就不能再指向其他的对象，那么该引用变量指向的对象的内容可变吗？看下面这个例子：

 1 public class Test { 
 2     public static void main(String[] args)  { 
 3         final MyClass myClass = new MyClass(); 
 4         System.out.println(++myClass.i); 
 5   
 6     } 
 7 } 
 8   
 9 class MyClass { 
10     public int i = 0; 
11 }

这段代码可以顺利编译通过并且有输出结果，输出结果为1。这说明引用变量被final修饰之后，虽然不能再指向其他对象，但是它指向的对象的内容是可变的。

3、final参数的问题

在实际应用中，我们除了可以用final修饰成员变量、成员方法、类，还可以修饰参数、若某个参数被final修饰了，则代表了该参数是不可改变的。如果在方法中我们修改了该参数，则编译器会提示你：The final local variable i cannot be assigned. It must be blank and not using a compound assignment。看下面的例子：

 1 public class TestFinal {
 2     
 3     public static void main(String[] args){
 4         TestFinal testFinal = new TestFinal();
 5         int i = 0;
 6         testFinal.changeValue(i);
 7         System.out.println(i);
 8         
 9     }
10     
11     public void changeValue(final int i){
12         //final参数不可改变
13         //i++;
14         System.out.println(i);
15     }
16 }

上面这段代码changeValue方法中的参数i用final修饰之后，就不能在方法中更改变量i的值了。值得注意的一点，方法changeValue和main方法中的变量i根本就不是一个变量，因为java参数传递采用的是值传递，对于基本类型的变量，相当于直接将变量进行了拷贝。所以即使没有final修饰的情况下，在方法内部改变了变量i的值也不会影响方法外的i。

再看下面这段代码：

 1 public class TestFinal {
 2     
 3     public static void main(String[] args){
 4         TestFinal testFinal = new TestFinal();
 5         StringBuffer buffer = new StringBuffer("hello");
 6         testFinal.changeValue(buffer);
 7         System.out.println(buffer);
 8         
 9     }
10     
11     public void changeValue(final StringBuffer buffer){
12         //final修饰引用类型的参数，不能再让其指向其他对象，但是对其所指向的内容是可以更改的。
13         //buffer = new StringBuffer("hi");
14         buffer.append("world");
15     }
16 }

运行这段代码就会发现输出结果为 helloworld。很显然，用final进行修饰虽不能再让buffer指向其他对象，但对于buffer指向的对象的内容是可以改变的。现在假设一种情况，如果把final去掉，结果又会怎样？看下面的代码：

 1 public class TestFinal {
 2     
 3     public static void main(String[] args){
 4         TestFinal testFinal = new TestFinal();
 5         StringBuffer buffer = new StringBuffer("hello");
 6         testFinal.changeValue(buffer);
 7         System.out.println(buffer);
 8         
 9     }
10     
11     public void changeValue(StringBuffer buffer){
12         //buffer重新指向另一个对象
13         buffer = new StringBuffer("hi");
14         buffer.append("world");
15         System.out.println(buffer);
16     }
17 }