Java基础(十一)：关键字final详解

Java基础系列文章

一、final概述

final是Java中的一个修饰符，可以用来修饰类、方法和变量。它的核心含义是"不可改变的"
- final变量：一旦初始化就不能重新赋值
- final方法：不能被子类重写
- final类：不能被继承

二、final修饰变量

1、final基本类型变量

当final修饰基本类型变量时，该变量的值一旦被初始化后就不能再改变

java 复制代码

final int MAX_VALUE = 100;
// MAX_VALUE = 200; // 编译错误，不能修改final变量的值

特点：

必须在声明时或构造方法/静态块中初始化
一旦赋值后不能再修改
对于基本类型，值本身不可变

2、final引用类型变量

当final修饰引用类型变量时，引用本身不可变（即不能指向其他对象），但对象的内容可以改变

java 复制代码

final List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("Alice"); // 允许，修改对象内容
// names = new ArrayList<>(); // 编译错误，不能改变引用

特点：

引用不可变 ≠ 对象不可变
final只保证引用不变，不保证被引用对象的内容不变

3、final变量的初始化时机

对于实例变量：可以在声明时、构造代码块或构造方法中初始化
对于静态变量：可以在声明时或静态初始化块中初始化

java 复制代码

public class Example {
    // 实例变量
    final int instanceVar1 = 10; // 声明时初始化
    final int instanceVar2;
    final int instanceVar3;

    {
        instanceVar2 = 20; // 实例初始化块（构造代码块）初始化
    }

    Example() {
        instanceVar3 = 30; // 构造方法中初始化
    }
    

    // 静态变量
    static final int STATIC_VAR1 = 10; // 声明时初始化
    static final int STATIC_VAR2;

    static {
        STATIC_VAR2 = 20; // 静态初始化块中初始化
    }
}

三、final修饰方法

当final修饰方法时，该方法不能被子类重写(override)

java 复制代码

class Parent {
    public final void forbiddenMethod() {
        System.out.println("我不能被重写");
    }
    
    public void normalMethod() {
        System.out.println("我可以被重写");
    }
}

class Child extends Parent {
    // @Override
    // public void forbiddenMethod() { } // 编译错误：不能重写final方法
    
    @Override
    public void normalMethod() {
        System.out.println("父类方法被重写了");
    }
}

设计考虑：

防止子类修改关键方法：确保方法的行为不会被子类改变
- 常将框架中的关键方法声明为final
- 当不希望子类改变特定行为时使用
JVM可以对final方法进行内联优化：直接将方法体插入调用处，减少方法调用的开销

四、final修饰类

当final修饰类时，该类不能被继承

java 复制代码

final class StringUtils {
    public static boolean isEmpty(String str) {
        return str == null || str.trim().isEmpty();
    }
}

// class ExtendedUtils extends StringUtils { } // 编译错误：不能继承final类

常见的final类：

String
Integer
Double
Math
System

设计考虑：

不可变类：如String类，确保对象状态不会被改变
安全性：防止通过继承破坏类的安全性或不变性
设计意图：明确表示该类不应有子类
工具类：如Math，只包含静态方法，不需要实例化或继承

五、final修饰参数

java 复制代码

public void process(final int param1, final List<String> param2) {
    // param1 = 10; // 编译错误
    // param2 = new ArrayList<>(); // 编译错误
    param2.add("value"); // 允许，修改对象内容
}

设计考虑：

防止方法内部意外修改参数引用
提高代码可读性，明确参数不应被重新赋值

六、final在并发编程中的应用

final字段在并发编程中非常重要，因为JVM保证final字段的初始化安全

java 复制代码

class SafePublication {
    final int safeValue;
    int unsafeValue;
    
    public SafePublication(int value) {
        this.safeValue = value;    // 正确初始化
        this.unsafeValue = value;  // 可能发生重排序
        
        // 在构造函数返回后，safeValue对所有线程立即可见
    }
    
    public int getSafeValue() {
        return safeValue; // 总是能看到正确初始化的值
    }
    
    public int getUnsafeValue() {
        return unsafeValue; // 可能看到默认值0
    }
}

Java内存模型对final字段有特殊规定：

在构造函数中对final字段的写入，与随后将被构造对象的引用赋值给一个引用变量，这两个操作不能重排序
初次读包含final字段的对象的引用，与随后初次读这个final字段，这两个操作不能重排序

这意味着：正确构造的对象的final字段，对于所有线程都是可见的，无需额外的同步措施

Java基础(十一)：关键字final详解

目录

一、final概述

二、final修饰变量

1、final基本类型变量

2、final引用类型变量

3、final变量的初始化时机

三、final修饰方法

四、final修饰类

五、final修饰参数

六、final在并发编程中的应用