這篇文章主要講解了“Java中final關(guān)鍵字的原理和使用”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“Java中final關(guān)鍵字的原理和使用”吧！

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前言

final 關(guān)鍵字的字面意思是最終的，不可修改的。這似乎是一個(gè)看見名字就大概知道怎么用的語(yǔ)法，但你是否有深究過(guò)final在各個(gè)場(chǎng)景中的具體用法，注意事項(xiàng)，以及背后涉及的Java設(shè)計(jì)思想呢？

一. final 修飾變量

1. 基礎(chǔ): final 修飾基本數(shù)據(jù)類型變量和引用數(shù)據(jù)類型變量

相信大家都具備基本的常識(shí): 被 final 修飾的變量是不能夠被改變的。但是這里的”不能夠被改變”對(duì)于不同的數(shù)據(jù)類型是有不同的含義的。

當(dāng) final 修飾的是一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)的值在初始化后將不能被改變；

當(dāng) final 修飾的是一個(gè)引用類型數(shù)據(jù)時(shí)，也就是修飾一個(gè)對(duì)象時(shí)，引用在初始化后將永遠(yuǎn)指向一個(gè)內(nèi)存地址，不可修改。但是該內(nèi)存地址中保存的對(duì)象信息，是可以進(jìn)行修改的。

上一段話可能比較抽象，希望下面的圖能有助于你理解，你會(huì)發(fā)現(xiàn)雖說(shuō)有不同的含義，但本質(zhì)還是一樣的。

首先是 final 修飾基本數(shù)據(jù)類型時(shí)的內(nèi)存示意圖：

如上圖, 變量 a 在初始化后將永遠(yuǎn)指向 003 這塊內(nèi)存，而這塊內(nèi)存在初始化后將永遠(yuǎn)保存數(shù)值 100。

下面是 final 修飾引用數(shù)據(jù)類型的示意圖：

在上圖中，變量 p 指向了 0003 這塊內(nèi)存，0003 內(nèi)存中保存的是對(duì)象 p 的句柄(存放對(duì)象p數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址)，這個(gè)句柄值是不能被修改的，也就是變量 p 永遠(yuǎn)指向 p 對(duì)象. 但是 p 對(duì)象的數(shù)據(jù)是可以修改的。

// 代碼示例public static void main(String[] args) { final Person p = new Person(20, "炭燒生蠔"); p.setAge(18); //可以修改p對(duì)象的數(shù)據(jù) System.out.println(p.getAge()); //輸出18 Person pp = new Person(30, "蠔生燒炭"); p = pp; //這行代碼會(huì)報(bào)錯(cuò), 不能通過(guò)編譯, 因?yàn)閜經(jīng)final修飾永遠(yuǎn)指向上面定義的p對(duì)象, 不能指向pp對(duì)象. }

不難看出 final 修飾變量的本質(zhì): final 修飾的變量會(huì)指向一塊固定的內(nèi)存，這塊內(nèi)存中的值不能改變。

引用類型變量所指向的對(duì)象之所以可以修改，是因?yàn)橐米兞坎皇侵苯又赶驅(qū)ο蟮臄?shù)據(jù)，而是指向?qū)ο蟮囊谩?/p>

所以被 final 修飾的引用類型變量將永遠(yuǎn)指向一個(gè)固定的對(duì)象，不能被修改；對(duì)象的數(shù)據(jù)值可以被修改。

2. 進(jìn)階：被 final 修飾的常量在編譯階段會(huì)被放入常量池中

final 是用于定義常量的，定義常量的好處是：不需要重復(fù)地創(chuàng)建相同的變量。

而常量池是 Java 的一項(xiàng)重要技術(shù)，由 final 修飾的變量會(huì)在編譯階段放入到調(diào)用類的常量池中。

請(qǐng)看下面這段演示代碼，這個(gè)示例是專門為了演示而設(shè)計(jì)的，希望能方便大家理解這個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

public static void main(String[] args) { int n1 = 2019;   //普通變量 final int n2 = 2019; //final修飾的變量 String s = "20190522";  String s1 = n1 + "0522"; //拼接字符串"20190512" String s2 = n2 + "0522";  System.out.println(s == s1); //false System.out.println(s == s2); //true}

溫馨提示：整數(shù) -127 - 128 是默認(rèn)加載到常量池里的，也就是說(shuō)如果涉及到 -127 - 128 的整數(shù)操作，默認(rèn)在編譯期就能確定整數(shù)的。所以這里我故意選用數(shù)字2019 (大于128)，避免數(shù)字默認(rèn)就存在常量池中。

上面的代碼運(yùn)作過(guò)程是這樣的:

首先根據(jù) final 修飾的常量會(huì)在編譯期放到常量池的原則，n2會(huì)在編譯期間放到常量池中。

然后 s 變量所對(duì)應(yīng)的”20190522”字符串會(huì)放入到字符串常量池中，并對(duì)外提供一個(gè)引用返回給 s 變量。（下一篇文章會(huì)介紹字符串常量池）

這時(shí)候拼接字符串 s1，由于 n1 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)沒有放入常量池中，所以 s1 暫時(shí)無(wú)法拼接，需要等程序加載運(yùn)行時(shí)才能確定 s1 對(duì)應(yīng)的值。

但在拼接 s2 的時(shí)候，由于 n2 已經(jīng)存在于常量池，所以可以直接與”0522”拼接，拼接出的結(jié)果是”20190522”

這時(shí)系統(tǒng)會(huì)查看字符串常量池，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在字符串20190522，所以直接返回20190522的引用。

所以 s2 和 s 指向的是同一個(gè)引用，這個(gè)引用指向的是字符串常量池中的20190522。

而 n1 會(huì)在程序執(zhí)行時(shí)，才有具體的指向。

當(dāng)拼接 s1 的時(shí)候，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的 String 類型對(duì)象，也就是說(shuō)字符串常量池中的 20190522 會(huì)對(duì)外提供一個(gè)新的引用。

所以當(dāng) s1 與 s 用 “==” 判斷時(shí), 由于對(duì)應(yīng)的引用不同, 會(huì)返回 false。而 s2 和 s 指向同一個(gè)引用，返回true。

這個(gè)例子額外說(shuō)明的是：由于被 final 修飾的常量會(huì)在編譯期進(jìn)入常量池，如果有涉及到該常量的操作，很有可能在編譯期就已經(jīng)完成。

3. 探索: 為什么局部/匿名內(nèi)部類在使用外部局部變量時(shí)，只能使用被 final 修飾的變量?

提示: 在JDK1.8以后，通過(guò)內(nèi)部類訪問(wèn)外部局部變量時(shí)，無(wú)需顯式把外部局部變量聲明為final。不是說(shuō)不需要聲明為final了，而是這件事情系統(tǒng)在編譯期間幫我們做了。 但是我們還是有必要了解為什么要用 final 修飾外部局部變量。

public class Outter { public static void main(String[] args) {  final int a = 10;  new Thread(){   @Override   public void run() {    System.out.println(a);   }  }.start(); }}

在上面這段代碼, 如果沒有給外部局部變量 a 加上 final 關(guān)鍵字，是無(wú)法通過(guò)編譯的。可以試著想想：當(dāng) main 方法已經(jīng)執(zhí)行完后，main 方法的棧幀將會(huì)彈出，如果此時(shí) Thread 對(duì)象的生命周期還沒有結(jié)束，還沒有執(zhí)行打印語(yǔ)句的話，將無(wú)法訪問(wèn)到外部的 a 變量。

那么為什么加上 final 關(guān)鍵字就能正常編譯呢?

我們通過(guò)查看反編譯代碼看看內(nèi)部類是怎樣調(diào)用外部成員變量的。

我們可以先通過(guò) javac 編譯得到 .class文件(用IDE編譯也可以)，然后在命令行輸入javap -c .class文件的絕對(duì)路徑，就能查看 .class 文件的反編譯代碼。

以上的 Outter 類經(jīng)過(guò)編譯產(chǎn)生兩個(gè) .class 文件，分別是Outter.class 和 Outter$1.class

也就是說(shuō)內(nèi)部類會(huì)單獨(dú)編譯成一個(gè).class文件。

下面給出Outter$1.class的反編譯代碼。

Compiled from "Outter.java"final class forTest.Outter$1 extends java.lang.Thread { forTest.Outter$1(); Code:  0: aload_0  1: invokespecial #1     // Method java/lang/Thread."<init>":()V  4: return public void run(); Code:  0: getstatic  #2     // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;  3: bipush  10  5: invokevirtual #3     // Method java/io/PrintStream.println:(I)V  8: return}

定位到run()方法反編譯代碼中的第3行:

3: bipush 10

我們看到 a 的值在內(nèi)部類的run()方法執(zhí)行過(guò)程中是以壓棧的形式存儲(chǔ)到本地變量表中的，

也就是說(shuō)在內(nèi)部類打印變量 a 的值時(shí)，這個(gè)變量 a 不是外部的局部變量 a，因?yàn)槿绻峭獠烤植孔兞康脑挘瑧?yīng)該會(huì)使用load指令加載變量的值。

也就是說(shuō)系統(tǒng)以拷貝的形式把外部局部變量 a 復(fù)制了一個(gè)副本到內(nèi)部類中，內(nèi)部類有一個(gè)變量指向外部變量a所指向的值。

但研究到這里好像和 final 的關(guān)系還不是很大，不加 final 似乎也可以拷貝一份變量副本，只不過(guò)不能在編譯期知道變量的值罷了。這時(shí)該思考一個(gè)新問(wèn)題了：

現(xiàn)在我們知道內(nèi)部類的變量 a 和外部局部變量 a 是兩個(gè)完全不同的變量，

那么如果在執(zhí)行 run() 方法的過(guò)程中, 內(nèi)部類中修改了 a 變量所指向的值，就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題。

正因?yàn)槲覀兊脑馐莾?nèi)部類和外部類訪問(wèn)的是同一個(gè)a變量，所以當(dāng)在內(nèi)部類中使用外部局部變量的時(shí)候應(yīng)該用 final 修飾局部變量，這樣局部變量a的值就永遠(yuǎn)不會(huì)改變，也避免了數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題的發(fā)生。

二. final修飾方法使用 final 修飾方法有兩個(gè)作用，首要作用是鎖定方法，不讓任何繼承類對(duì)其進(jìn)行修改。

另外一個(gè)作用是在編譯器對(duì)方法進(jìn)行內(nèi)聯(lián)，提升效率。 但是現(xiàn)在已經(jīng)很少這么使用了，近代的Java版本已經(jīng)把這部分的優(yōu)化處理得很好了。

但是為了滿足求知欲還是了解一下什么是方法內(nèi)斂：

方法內(nèi)斂: 當(dāng)調(diào)用一個(gè)方法時(shí)，系統(tǒng)需要進(jìn)行保存現(xiàn)場(chǎng)信息，建立棧幀，恢復(fù)線程等操作，這些操作都是相對(duì)比較耗時(shí)的。

如果使用 final 修飾一個(gè)了一個(gè)方法 a，在其他調(diào)用方法 a 的類進(jìn)行編譯時(shí)，方法 a 的代碼會(huì)直接嵌入到調(diào)用 a 的代碼塊中。

//原代碼public static void test(){  String s1 = "包夾方法a";  a();  String s2 = "包夾方法a";}public static final void a(){  System.out.println("我是方法a中的代碼");  System.out.println("我是方法a中的代碼");}//經(jīng)過(guò)編譯后public static void test(){  String s1 = "包夾方法a";  System.out.println("我是方法a中的代碼");  System.out.println("我是方法a中的代碼");  String s2 = "包夾方法a";}

在方法非常龐大的時(shí)候，這樣的內(nèi)嵌手段是幾乎看不到任何性能上的提升的，在最近的 Java 版本中，不需要使用 final 方法進(jìn)行這些優(yōu)化了。

三. final 修飾類

使用 final 修飾類的目的簡(jiǎn)單明確：表明這個(gè)類不能被繼承。

當(dāng)程序中有永遠(yuǎn)不會(huì)被繼承的類時(shí)，可以使用 final 關(guān)鍵字修飾。

被 final 修飾的類所有成員方法都將被隱式修飾為 final 方法。

感謝各位的閱讀，以上就是“Java中final關(guān)鍵字的原理和使用”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Java中final關(guān)鍵字的原理和使用這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站建設(shè)公司，，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！

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文章轉(zhuǎn)載：http://vcdvsql.cn/article30/cdippo.html

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