Java面向對象編程中final關鍵字的使用方法詳解

2019-11-26 14:11:22

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在Java中通過final關鍵字來聲明對象具有不變性(immutable)，這里的對象包括變量，方法，類，與C++中的const關鍵字效果類似。
immutable指對象在創建之后，狀態無法被改變
可以從三個角度考慮使用final關鍵字：

代碼本身：不希望final描述的對象所表現的含義被改變
安全：final對象具有只讀屬性，是線程安全的
效率：無法修改final對象本身，對其引用的操作更為高效

final 變量
定義final Object a，則a只能被初始化一次，一旦初始化，a的數據無法修改，若a為引用類型，則不能重新綁定其他對象。
未被初始化的final變量被稱為blank final，若為成員變量，則必須被初始化或在構造器中賦值。
例子：

class Circle { static final double PI = 3.1415926; final int radius = 5; final int xPos; final int yPos; public Circle(int x, int y) { xPos = x;  yPos = y; }}

final 方法
定義final method，則該方法無法被重載，方法設計者不希望由于對方法的重載導致其他相關功能出現異常。
例子：

class BaseClass { public final void method() {}}class DerivedClass extends BaseClass { public final void method() {} // 編譯出錯}

需要注意的是，final方法的定義不一定能夠產生inline的效果，因為方法是否inline取決于JVM的策略，而非final關鍵字，通過final的設計提高方法效率是不準確的。

final 類
final class X定義的類X無法被繼承。
在Java中，String類被設計成final，其定義如下

復制代碼代碼如下:

public class final String extends Object  implements Serializable, Comparable<String>, CharSequence

為什么String被設計成final？

一個String類的實例被初始化后，其在堆上的內容無法被改變，String類提供的任何修改String對象的方法都只能夠產生一個新的String對象，大大簡化了對String的操作，是代碼更易于閱讀和理解；
String final是實現String interning（在內存中不同的string值只有一份）的必要條件，因為通常代碼中存在大量的String對象，不同的引用會指向相同的字符串空間，若String不為final，則當一個字符串空間的內容改變時，所有的引用都需要知道這一情況，這一機制的實現是十分復雜的，無疑會影響效率。String interning能夠節省內存空間，同時也節省時間花銷；
String只讀，則不必擔心非常重要的內容被篡改。

內部類與final
在一個方法內定義匿名內部類時，內部類只能訪問方法內的final類型變量，使得Java編譯器能夠提前捕獲變量的值，并在內部類保存一份副本，當方法銷毀時，內部類的內存空間依然完整。
例子：

public class Wrapper {  public static void main(String[] args) {       // Object obj = null; //編譯出錯    final Object obj = null;    new Thread(new Runnable() {     public void run() {     obj = "hello";     }    }).start();  }}

PS：內部匿名類無法訪問外面的非 final 的變量的問題
這個聽起來有點拗口，其實我更多的是想說 Java 內部類的一些特性。

之所以會想起這個題目只要是最近在閱讀 JDK 源碼中關于 HTTP keepalive 的代碼時，其中一個源文件 sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection.java 無意中看到下面這段代碼。

final boolean result[] = {false};java.security.AccessController.doPrivileged(new java.security.PrivilegedAction() {  public Object run() {    try {      InetAddress a1 = InetAddress.getByName(h1);      InetAddress a2 = InetAddress.getByName(h2);      result[0] = a1.equals(a2);    } catch (UnknownHostException e) {    } catch (SecurityException e) {    }    return null;  }});return result[0];

Java 的匿名內部類無法訪問對應的函數的非 final 變量。要想訪問外部的 local variable，這個variable 又必須要先定義成 fianl，但是一定義成 final 就不能在匿名內部類中修改這個變量的值，所以要想匿名內部類返回一些有用的值時不是那么的容易。這段代碼使用了一個非常巧妙的方法，這里使用數組的方式繞過這個限制，雖然我們無法修改 result 這個變量的引用，但是我們可以修改 result 指向的那個數組的內容。

只是想記錄一下內部匿名類修改外部變量的一個小技巧。不過既然已經到了這里，不妨繼續的看看內部類都有哪些特性或者限制吧。

在繼續本文前，我覺得非常有必要的明確下本文中涉及的一些 Java 術語，這些術語不太好翻譯成中文，所以我們還是用英文來描述。

// This is classpublic class JavaTerm {  // field or member variable  private int field;  // constructor  public JavaTerm() {  }  // method  public void method() {    // local variable    int localVariable = 0;    // local class    class LocalClass {      public LocalClass() {      }    }    // anonymous class    new Runnable() {      public void run() {      }    };  }}

我們今天更多的將關注于 local class 和 anonymous class，它們都屬于 inner class。

Java 允許我們在一個 class 里面再定義一個 class，稱為嵌套類（nested class）, nested class 又可以分為兩類，一類是 static nested class，另外一個是 non-static nested class，又稱為 inner class。inner class 又可以分為 local class 和 anonymous class。

anonymous class 的一些限制