【Java学习笔记之二十】final关键字在Java继承中的用法小结

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 }

运行结果:

hiworld
hello

从运行结果可以看出,将final去掉后,同时在changeValue中让buffer指向了其他对象,并不会影响到main方法中的buffer,原因在于java采用的是值传递,对于引用变量,传递的是引用的值,也就是说让实参和形参同时指向了同一个对象,因此让形参重新指向另一个对象对实参并没有任何影响。

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