首发于JAVA架构师
Java中final的详细用法

Java中final的详细用法

final作为java的关键字,它可以修饰类,方法,变量及参数,但是有很多朋友可能不太清楚它怎么用,什么时候用,有什么优点,下面我们来一一解释。

当final修饰一个类时,表明其为最终类,它不能被继承,并且类中所有的属性和方法都默认是final类型,如String,Integer等包装类均为final类。

方法

被final修饰的方法不可被重写。它可以防止任何继承类修改方法的意义和实现,而且,使用final修饰方法的执行效率一般高于普通方法,这里不得不提一下Java的内联机制。

当我们调用方法时,实际上是将程序的执行转移到该方法所在的内存地址上,将该方法执行完后,再返回到执行该方法前的位置,这种转移操作要求在转移前保存当前的数据以及内存地址,在执行完后再恢复现场,继续按照转移前的地址执行,也就是通常所说的压栈和出栈(这段文字有点绕口,简单来说,比如A方法在执行到第10行的时候调用了B方法,JVM会先保存A方法当前数据和执行地址,然后跳转到B方法所在的内存地址执行B方法,执行完后,再返回A方法第十行继续执行),因此,函数调用有一定时间和空间方面的开销,对于函数体积不大,但是频繁调用的函数来说,这个开销就会放大。
因此,对于这种函数体积不大又频繁调用的的方法,我们可以通过内联函数来提升运行效率,当我们对一个方法使用final修饰时,这个方法就有可能成为内联函数(JVM会根据方法的执行效率决定是否内联)。

看下面代码,解释函数内联前后的区别。

内联前:

class A {
    int value;
    public final int get(){
        return value;
    }
}

public class B {
    public void sum() {
        A a = new A(); 
        //调用a的get方法
        int x = a.get();
    }
}

内联后:

class A {
    int value;
    public final int get(){
        return value;
    }
}

public class B {
    public void sum() {
        A a = new A(); 
        //此处将get方法展开为内联函数
        int x = a.value;
    }
}

变量

使用final修饰的变量称为常量(大写字母表示),只能被赋值一次,且赋值之后无法改变,这里的变量又可以分为基本类型变量和引用类型变量,final修饰基本类型变量时,变量的值不可改变;修饰引用变量时,变量指向的对象地址不可改变。

这里还涉及到了一个类似C语言的宏替换概念,由于final修饰的String变量不可更改,所以,当一个String变量被final修饰时,这个值在编译期就可以确定,所有将该变量直接替换为它对应的值,如下:

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        final String a = "hello";
        String b = "hello";
        final String c = "world";
        String d = "hello" + "world";
        String e = a + c;
        String f = b + c;
        String g = "helloworld";
        System.out.println(g == d);//true
        System.out.println(g == e);//true
        System.out.println(g == f);//false
    }
}

在编译期,由于a和c的值已经确定并且不会再更改(效果同d),所以e的值能够在编译期就确定下来,直接指向了常量区的g,前两个均为true;再看下f,由于b值的不确定性,所以在编译期不能确定其值,只能在运行时确认,所以(g == f)为false。

参数

final修饰的参数有一个只读的属性,即可以读取该参数,但是无法更改参数的值,同修饰变量一样,当参数为基本类型时,该参数的值不可改变;当参数为引用类型时,参数的引用地址不可改变。

final的内存语义

在《【并发编程】揭开volatile的神秘面纱》中,说到了volatile可以禁止指令重排序,final同样有这样的作用,对于final域,编译器和处理器要遵守两个重排序规则。

在构造函数内对一个final域的写入,与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量,这两个操作之间不能重排序。

意思是说,在对象引用为任意线程可见之前,对象的final域已经被正确初始化了(JVM禁止把final域的写重排序到构造函数之外,要保证该效果,还要确保final引用没有从构造函数溢出)。

初次读一个包含final域的对象的引用,与随后初次读这个final域,这两个操作之间不能重排序。

意思是说,在读一个对象的final域之前,一定会先读包含这个final域的对象的引用。

对于内存语义这块,还需要结合代码去理解,参考《Java并发编程的艺术》一书3.6节。

编辑于 2019-05-10

文章被以下专栏收录