在Java中,final、finally 和 finalize 是三个看似相近但用途完全不同的关键字。深入理解它们的特性和用法,对于编写健壮、清晰的Java代码是至关重要的。这三者在Java语言中的不同领域发挥了各自独特的作用,分别用于声明不可变性、异常处理和对象生命周期管理。
一、 final
final修饰符(关键字)。被final修饰的类,就意味着不能再派生出新的子类,不能作为父类而被子类继承。因此一个类不能既被abstract声明,又被final声明。将变量或方法声明为final,可以保证他们在使用的过程中不被修改。被声明为final的变量必须在声明时给出变量的初始值,而在以后的引用中只能读取。被final声明的方法也同样只能使用,不能重载。
1.1 修饰类
当用final修饰类的时,表明该类不能被其他类所继承。当我们需要让一个类永远不被继承,此时就可以用final修饰,但要注意:final类中所有的成员方法都会隐式的定义为final方法。
1.2 修饰方法
使用final方法的原因主要有两个:
(1) 把方法锁定,以防止继承类对其进行更改。
(2) 效率,在早期的java版本中,会将final方法转为内嵌调用。但若方法过于庞大,可能在性能上不会有多大提升。因此在最近版本中,不需要final方法进行这些优化了。
final方法意味着"最后的、最终的"含义,即此方法不能被重写。
注意:若父类中final方法的访问权限为private,将导致子类中不能直接继承该方法,因此,此时可以在子类中定义相同方法名的函数,此时不会与重写final的矛盾,而是在子类中重新地定义了新方法。
1.3 修饰变量
final成员变量表示常量,只能被赋值一次,赋值后其值不再改变。类似于C++中的const。
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。
在java中,String被设计成final类,那为什么平时使用时,String的值可以被改变呢?
字符串常量池是java堆内存中一个特殊的存储区域,当我们建立一个String对象时,假设常量池不存在该字符串,则创建一个,若存在则直接引用已经存在的字符串。当我们对String对象值改变的时候,例如 String a="A"; a="B" 。a是String对象的一个引用(我们这里所说的String对象其实是指字符串常量),当a="B"执行时,并不是原本String对象("A")发生改变,而是创建一个新的对象("B"),令a引用它。
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二、 finally
finally是在异常处理时提供finally块来执行任何清除操作。不管有没有异常被抛出、捕获,finally块都会被执行。try块中的内容是在无异常时执行到结束。catch块中的内容,是在try块内容发生catch所声明的异常时,跳转到catch块中执行。finally块则是无论异常是否发生,都会执行finally块的内容,所以在代码逻辑中有需要无论发生什么都必须执行的代码,就可以放在finally块中。
finally作为异常处理的一部分,它只能用在try/catch语句中,并且附带一个语句块,表示这段语句最终一定会被执行(不管有没有抛出异常),经常被用在需要释放资源的情况下。(×)(这句话其实存在一定的问题)
很多人都认为finally语句块一定会执行,但真的是这样么?答案是否定的,例如下面这个例子:
为什么在以上两种情况下都没有执行finally语句呢,说明什么问题?
只有与finally对应的try语句块得到执行的情况下,finally语句块才会执行。以上两种情况在执行try语句块之前已经返回或抛出异常,所以try对应的finally语句并没有执行。
但是,在某些情况下,即使try语句执行了,finally语句也不一定执行。例如以下情况:
finally 语句块还是没有执行,为什么呢?因为我们在 try 语句块中执行了 System.exit (0) 语句,终止了 Java 虚拟机的运行。那有人说了,在一般的 Java 应用中基本上是不会调用这个 System.exit(0) 方法的。OK !没有问题,我们不调用 System.exit(0) 这个方法,那么 finally 语句块就一定会执行吗?
再一次让大家失望了,答案还是否定的。当一个线程在执行 try 语句块或者 catch 语句块时被打断(interrupted)或者被终止(killed),与其相对应的 finally 语句块可能不会执行。还有更极端的情况,就是在线程运行 try 语句块或者 catch 语句块时,突然死机或者断电,finally 语句块肯定不会执行了。可能有人认为死机、断电这些理由有些强词夺理,没有关系,我们只是为了说明这个问题。
易错点
在try-catch-finally语句中执行return语句。我们看如下代码:
答案:4,4,4 。 为什么呢?
首先finally语句在改代码中一定会执行,从运行结果来看,每次return的结果都是4(即finally语句),仿佛其他return语句被屏蔽掉了。
事实也确实如此,因为finally用法特殊,所以会撤销之前的return语句,继续执行最后的finally块中的代码。
三、 finalize
Java 允许使用 #finalize()
方法,在垃圾收集器将对象从内存中清除出去之前做必要的清理工作。这个方法是由垃圾收集器在确定这个对象没有被引用时对这个对象调用的。
- 它是在 Object 类中定义的,因此所有的类都继承了它。
- 子类覆盖
finalize()
方法,以整理系统资源或者执行其他清理工作。 #finalize()
方法,是在垃圾收集器删除对象之前对这个对象调用的。
这个方法在工作中最好别用,如果用了可能会带来意想不到的难题,一般情况下,我们在业务中不会自己实现这个方法 。
大致过程:
- 垃圾回收器发现该对象实现了finalize()方法。因为会把它添加到
java.lang.ref.Finalizer.ReferenceQueue
队列中。 Finalizer
线程会处理这个队列,将里面的对象逐个弹出,并调用它们的finalize()方法。- finalize()方法调用完后,
Finalizer
线程会将引用从Finalizer
类中去掉,因此在下一轮GC
中,这些对象就可以被回收了。 Finalizer
线程会和我们的主线程进行竞争,不过由于它的优先级较低,获取到的CPU时间较少,因此它永远也赶不上主线程的步伐。- 程序消耗了所有的可用资源,最后抛出
OutOfMemoryError
异常。
finalize机制现在已经不推荐使用,并且在JDK9中被标记为Deprecated。
四、 三者的区别
1、功能的区别
final:final关键词主要用于声明某个变量、方法或类是不可变的。一旦被final修饰,就不能被修改或重写。
finally:finally关键词主要用在异常处理中,无论try块中是否发生异常,finally块中的代码都会被执行。
finalize:finalize是Object类的一个方法,当垃圾收集器准备回收对象所占内存之前被调用,用于清理资源。
2、用法的区别
final:final可以修饰变量(包括成员变量和局部变量)、方法和类。
finally:finally是try-catch结构的一部分,用于包含无论是否捕获到异常都需要执行的代码。
finalize:finalize是一个方法,它不能像final和finally那样作为关键词使用,而应在类中重写它。
3、应用场景的区别
final:final常用于创建常量、不可变对象或防止方法和类被重写。
finally:finally常用于关闭打开的资源,如数据库连接、文件流等,以确保资源在异常发生时仍能被正确关闭。
finalize:finalize方法在垃圾收集前被调用,用于执行清理操作。不过,鉴于Java的垃圾收集策略,finalize的调用时机并不确定,因此它的使用受到限制。