JAVA面试题解惑——final、finally和finalize的区别

final、finally和finalize的区别是什么?

这是一道再经典不过的面试题了,我们在各个公司的面试题中几乎都能看到它的身影。final、finally和finalize虽然长得像孪生三兄弟一样,但是它们的含义和用法却是大相径庭。这一次我们就一起来回顾一下这方面的知识。

final关键字

我们首先来说说final。它可以用于以下四个地方:

定义变量,包括静态的和非静态的。

定义方法的参数。

定义方法。

定义类。

我们依次来回顾一下每种情况下final的作用。首先来看第一种情况,如果final修饰的是一个基本类型,就表示这个变量被赋予的值是不可变 的,即它是个常量;如果final修饰的是一个对象,就表示这个变量被赋予的引用是不可变的,这里需要提醒大家注意的是,不可改变的只是这个变量所保存的 引用,并不是这个引用所指向的对象。在第二种情况下,final的含义与第一种情况相同。实际上对于前两种情况,有一种更贴切的表述final的含义的描 述,那就是,如果一个变量或方法参数被final修饰,就表示它只能被赋值一次,但是JAVA虚拟机为变量设定的默认值不记作一次赋值。

被final修饰的变量必须被初始化。初始化的方式有以下几种:

在定义的时候初始化。

final变量可以在初始化块中初始化,不可以在静态初始化块中初始化。

静态final变量可以在静态初始化块中初始化,不可以在初始化块中初始化。

final变量还可以在类的构造器中初始化,但是静态final变量不可以。

通过下面的代码可以验证以上的观点:

Java代码

public class FinalTest {  
    // 在定义时初始化  
    public final int A = 10;  
    public final int B;  
    // 在初始化块中初始化  
    {  
        B = 20;  
    }  
    // 非静态final变量不能在静态初始化块中初始化  
    // public final int C;  
    // static {  
    // C = 30;  
    // }  
    // 静态常量,在定义时初始化  
    public static final int STATIC_D = 40;  
    public static final int STATIC_E;  
    // 静态常量,在静态初始化块中初始化  
    static {  
        STATIC_E = 50;  
    }  
    // 静态变量不能在初始化块中初始化  
    // public static final int STATIC_F;  
    // {  
    // STATIC_F = 60;  
    // }  
    public final int G;  
    // 静态final变量不可以在构造器中初始化  
    // public static final int STATIC_H;  
    // 在构造器中初始化  
    public FinalTest() {  
        G = 70;  
        // 静态final变量不可以在构造器中初始化  
        // STATIC_H = 80;  
        // 给final的变量第二次赋值时,编译会报错  
        // A = 99;  
        // STATIC_D = 99;  
    }  
    // final变量未被初始化,编译时就会报错  
    // public final int I;  
    // 静态final变量未被初始化,编译时就会报错  
    // public static final int STATIC_J;  
}  

我们运行上面的代码之后出了可以发现final变量(常量)和静态final变量(静态常量)未被初始化时,编译会报错。

用final修饰的变量(常量)比非final的变量(普通变量)拥有更高的效率,因此我们在实际编程中应该尽可能多的用常量来代替普通变量,这也是一个很好的编程习惯。

当final用来定义一个方法时,会有什么效果呢?正如大家所知,它表示这个方法不可以被子类重写,但是它这不影响它被子类继承。我们写段代码来验证一下:

Java代码

class ParentClass {  
    public final void TestFinal() {  
        System.out.println("父类--这是一个final方法");  
    }  
}  
public class SubClass extends ParentClass {  
    /** 
     * 子类无法重写(override)父类的final方法,否则编译时会报错 
     */  
    // public void TestFinal() {  
    // System.out.println("子类--重写final方法");  
    // }  
    public static void main(String[] args) {  
        SubClass sc = new SubClass();  
        sc.TestFinal();  
    }  
}  

这里需要特殊说明的是,具有private访问权限的方法也可以增加final修饰,但是由于子类无法继承private方法,因此也无法重写 它。编译器在处理private方法时,是按照final方法来对待的,这样可以提高该方法被调用时的效率。不过子类仍然可以定义同父类中的 private方法具有同样结构的方法,但是这并不会产生重写的效果,而且它们之间也不存在必然联系。

最后我们再来回顾一下final用于类的情况。这个大家应该也很熟悉了,因为我们最常用的String类就是final的。由于final类不允 许被继承,编译器在处理时把它的所有方法都当作final的,因此final类比普通类拥有更高的效率。final的类的所有方法都不能被重写,但这并不 表示final的类的属性(变量)值也是不可改变的,要想做到final类的属性值不可改变,必须给它增加final修饰,请看下面的例子:

Java代码

public final class FinalTest {  
    int i = 10;  
    public static void main(String[] args) {  
        FinalTest ft = new FinalTest();  
        ft.i = 99;  
        System.out.println(ft.i);  
    }  
}  

运行上面的代码试试看,结果是99,而不是初始化时的10。

finally语句

接下来我们一起回顾一下finally的用法。这个就比较简单了,它只能用在try/catch语句中,并且附带着一个语句块,表示这段语句最终总是被执行。请看下面的代码:

Java代码

public final class FinallyTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            throw new NullPointerException();  
        } catch (NullPointerException e) {  
            System.out.println("程序抛出了异常");  
        } finally {  
            System.out.println("执行了finally语句块");  
        }  
    }  
}  

运行结果说明了finally的作用:

程序抛出了异常

执行了finally语句块

请大家注意,捕获程序抛出的异常之后,既不加处理,也不继续向上抛出异常,并不是良好的编程习惯,它掩盖了程序执行中发生的错误,这里只是方便演示,请不要学习。

那么,有没有一种情况使finally语句块得不到执行呢?大家可能想到了return、continue、break这三个可以打乱代码顺序执行语句的规律。那我们就来试试看,这三个语句是否能影响finally语句块的执行:

Java代码

public final class FinallyTest {  
    // 测试return语句  
    public ReturnClass testReturn() {  
        try {  
            return new ReturnClass();  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        } finally {  
            System.out.println("执行了finally语句");  
        }  
        return null;  
    }  
    // 测试continue语句  
    public void testContinue() {  
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            try {  
                System.out.println(i);  
                if (i == 1) {  
                    continue;  
                }  
            } catch (Exception e) {  
                e.printStackTrace();  
            } finally {  
                System.out.println("执行了finally语句");  
            }  
        }  
    }  
    // 测试break语句  
    public void testBreak() {  
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            try {  
                System.out.println(i);  
                if (i == 1) {  
                    break;  
                }  
            } catch (Exception e) {  
                e.printStackTrace();  
            } finally {  
                System.out.println("执行了finally语句");  
            }  
        }  
    }  
    public static void main(String[] args) {  
        FinallyTest ft = new FinallyTest();  
        // 测试return语句  
        ft.testReturn();  
        System.out.println();  
        // 测试continue语句  
        ft.testContinue();  
        System.out.println();  
        // 测试break语句  
        ft.testBreak();  
    }  
}  
class ReturnClass {  
    public ReturnClass() {  
        System.out.println("执行了return语句");  
    }  
}  

上面这段代码的运行结果如下:

执行了return语句

执行了finally语句

0

执行了finally语句

1

执行了finally语句

2

执行了finally语句

0

执行了finally语句

1

执行了finally语句

很明显,return、continue和break都没能阻止finally语句块的执行。从输出的结果来看,return语句似乎在 finally语句块之前执行了,事实真的如此吗?我们来想想看,return语句的作用是什么呢?是退出当前的方法,并将值或对象返回。如果 finally语句块是在return语句之后执行的,那么return语句被执行后就已经退出当前方法了,finally语句块又如何能被执行呢?因 此,正确的执行顺序应该是这样的:编译器在编译return new ReturnClass();时,将它分成了两个步骤,new ReturnClass()和return,前一个创建对象的语句是在finally语句块之前被执行的,而后一个return语句是在finally语 句块之后执行的,也就是说finally语句块是在程序退出方法之前被执行的。同样,finally语句块是在循环被跳过(continue)和中断 (break)之前被执行的。

finalize方法

最后,我们再来看看finalize,它是一个方法,属于java.lang.Object类,它的定义如下:

Java代码

protected void finalize() throws Throwable { }  

众所周知,finalize()方法是GC(garbage collector)运行机制的一部分,关于GC的知识我们将在后续的章节中来回顾。

在此我们只说说finalize()方法的作用是什么呢?

finalize()方法是在GC清理它所从属的对象时被调用的,如果执行它的过程中抛出了无法捕获的异常(uncaught exception),GC将终止对改对象的清理,并且该异常会被忽略;直到下一次GC开始清理这个对象时,它的finalize()会被再次调用。

请看下面的示例:

Java代码

public final class FinallyTest {  
    // 重写finalize()方法  
    protected void finalize() throws Throwable {  
        System.out.println("执行了finalize()方法");  
    }  
    public static void main(String[] args) {  
        FinallyTest ft = new FinallyTest();  
        ft = null;  
        System.gc();  
    }  
}  

运行结果如下:

执行了finalize()方法

程序调用了java.lang.System类的gc()方法,引起GC的执行,GC在清理ft对象时调用了它的finalize()方法,因此才有了上面的输出结果。调用System.gc()等同于调用下面这行代码:

Java代码

Runtime.getRuntime().gc();  

调用它们的作用只是建议垃圾收集器(GC)启动,清理无用的对象释放内存空间,但是GC的启动并不是一定的,这由JAVA虚拟机来决定。直到 JAVA虚拟机停止运行,有些对象的finalize()可能都没有被运行过,那么怎样保证所有对象的这个方法在JAVA虚拟机停止运行之前一定被调用 呢?答案是我们可以调用System类的另一个方法:

Java代码

public static void runFinalizersOnExit(boolean value) {  
    //other code  
}  

给这个方法传入true就可以保证对象的finalize()方法在JAVA虚拟机停止运行前一定被运行了,不过遗憾的是这个方法是不安全的,它会导致有用的对象finalize()被误调用,因此已经不被赞成使用了。

由于finalize()属于Object类,因此所有类都有这个方法,Object的任意子类都可以重写(override)该方法,在其中释放系统资源或者做其它的清理工作,如关闭输入输出流。

通过以上知识的回顾,我想大家对于final、finally、finalize的用法区别已经很清楚了。

原文发布于微信公众号 - Java帮帮(javahelp)

原文发表时间:2016-12-28

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