Java中final關鍵字的原理和應用

本篇內容主要講解“Java中final關鍵字的原理和應用”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Java中final關鍵字的原理和應用”吧!

final 是Java 中重要關鍵字之一，可以應用于類、方法以及變量上。這篇文章中將講解什么是 final 關鍵字？將變量、方法和類聲明為 final 代表了什么？使用 final 的好處是什么？

final 關鍵字是什么？

final 在 Java 中是一個保留的關鍵字，可以聲明成員變量、方法、類以及本地變量。一旦你將引用聲明作 final，你將不能改變這個引用了，編譯器會檢查代碼，如果試圖將變量再次初始化的話，編譯器會報編譯錯誤。

final 變量

凡是對成員變量或者本地變量(在方法中的或者代碼塊中的變量稱為本地變量)聲明為 final 的都叫作 final 變量。final 變量經常和 static 關鍵字一起使用，作為常量。下面是 final 變量的例子：

public static final String NAME = "wupx";
NAME = new String("wupx"); //invalid compilation error

final 變量是只讀的。

final 方法

final 也可以聲明方法，Java 里用 final 修飾符去修飾一個方法的唯一正確用途就是表達：這個方法原本是一個虛方法，現在通過 final 來聲明這個方法不允許在派生類中進一步被覆寫（override）。

Java 中非私有的成員方法默認都是虛方法，而虛方法就可以在派生類中被覆寫。為了保證某個類上的某個虛方法不在派生類中被進一步覆寫，就需要使用 final 修飾符來聲明，讓編譯器（例如 javac）與 JVM 共同檢查并保證這個限制總是成立。

下面引用 R 大 在知乎上的回答來打破“用 final 修飾方法可以讓對這個方法的調用變快”的流言：

曾經有一種廣為流傳的說法是用final修飾方法可以讓對這個方法的調用變快。這種說法在現代主流的優化JVM上都是不成立的（例如Oracle JDK / OpenJDK HotSpot VM、IBM J9 VM、Azul Systems Zing VM等）。這是因為：能用final修飾的虛方法，其派生類中必然不可能存在對其覆寫的版本，于是可以判定這個虛方法只有一個可能的調用目標；而如果此時把這個final修飾符去掉，這些先進的JVM都可以通過“類層次分析”（Class Hierarchy Analysis，CHA）來發現這個方法在派生類中沒有進一步覆寫的版本，于是同樣可以判定這個虛方法只有一個可能的調用目標。然后兩者的優化程度會一模一樣，無論是從“不需要通過虛分派而可以直接調用目標”（稱為“去虛化”，devirtualization）還是從“便于內聯”的角度看，這兩種情況都是一樣的。

而如果某個類層次結構中原本某個虛方法就存在多個覆寫版本的話，那么本來也不可能對這個虛方法加上final修飾，所以就算這種情況下去虛化變得困難，鍋也不能讓“因為沒用final修飾”來背。

使用final關鍵字在現代主流的優化JVM上不會提升性能。

下面是 final 方法的例子：

class User{
    public final String getName(){
        return "user：wupx";
    }
}

class Reader extends User{
    @Override
    public final String getName(){
        return "reader wupx"; //compilation error: overridden method is final
    }
}

final 類

使用 final 來修飾的類叫作 final 類，final類通常功能是完整的，它們不能被繼承，Java 中有許多類是 final 的，比如 String, Interger 以及其他包裝類。下面是 final 類的實例：

final class User{

}

class Reader extends User{  //compilation error: cannot inherit from final class

}

內存模型中的 final

對于 final 變量，編譯器和處理器都要遵守兩個重排序規則：

• 構造函數內，對一個 final 變量的寫入，與隨后把這個被構造對象的引用賦值給一個變量，這兩個操作之間不可重排序

• 首次讀一個包含 final 變量的對象，與隨后首次讀這個 final 變量，這兩個操作之間不可以重排序

實際上這兩個規則也正是針對 final 變量的寫與讀。寫的重排序規則可以保證，在對象引用對任意線程可見之前，對象的 final 變量已經正確初始化了，而普通變量則不具有這個保障；讀的重排序規則可以保證，在讀一個對象的 final 變量之前，一定會先讀這個對象的引用。如果讀取到的引用不為空，根據上面的寫規則，說明對象的 final 變量一定以及初始化完畢，從而可以讀到正確的變量值。

如果 final 變量的類型是引用型，那么構造函數內，對一個 final 引用的對象的成員域的寫入，與隨后在構造函數外把這個被構造對象的引用賦值給一個引用變量，這兩個操作之間不能重排序。

實際上這也是為了保證 final 變量在對其他線程可見之前，能夠正確的初始化完成。

final 關鍵字的好處

下面為使用 final 關鍵字的一些好處：

• final 關鍵字提高了性能，JVM 和 Java 應用都會緩存 final 變量

• final 變量可以安全的在多線程環境下進行共享，而不需要額外的同步開銷

總結

• final 關鍵字可以用于成員變量、本地變量、方法以及類

• final 成員變量必須在聲明的時候初始化或者在構造器中初始化，否則就匯報編譯錯誤

• 不能夠對 final 變量再次賦值

• 本地變量必須在聲明時賦值

• 在匿名類中所有變量都必須是 final 變量

• final 方法不能被重寫

• final 類不能被繼承

• 接口中聲明的所有變量本身是 final 的

• final 和 abstract 這兩個關鍵字是反相關的，final 類就不可能是 abstract 的

• 沒有在聲明時初始化 final 變量的稱為空白 final 變量(blank final variable)，它們必須在構造器中初始化，或者調用 this() 初始化，不這么做的話，編譯器會報錯final變量(變量名)需要進行初始化

• 按照 Java 代碼慣例，final 變量就是常量，而且通常常量名要大寫

• 對于集合對象聲明為 final 指的是引用不能被更改

到此，相信大家對“Java中final關鍵字的原理和應用”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！