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问：Java中final关键字有哪些用法和作用？

news 2024/9/24 8:12:49

final 关键字在 Java 中确实是一个重要且常用的概念，理解它对掌握 Java 语言特性很有帮助。笔者基于这篇内容，说明 final 的作用与用法，并解释编译器对 final 域的重排序规则。

1. 被 final 修饰的类不可以被继承

public final class FinalClass {// Class body
}// 编译错误：无法继承 final 类
// public class SubClass extends FinalClass {
// }

2. 被 final 修饰的方法不可以被重写

public class ParentClass {public final void finalMethod() {System.out.println("This is a final method.");}
}public class ChildClass extends ParentClass {// 编译错误：无法重写 final 方法// public void finalMethod() {//     System.out.println("Attempt to override final method.");// }
}

3. 被 final 修饰的变量不可以被改变。如果修饰引用，那么表示引用不可变，引用指向的内容可变。

public class FinalVariableExample {public static void main(String[] args) {final int finalPrimitive = 10;// 编译错误：无法更改 final 变量的值// finalPrimitive = 20;final StringBuilder finalReference = new StringBuilder("Hello");// 合法：final 引用指向的对象内容可以更改finalReference.append(" World");System.out.println(finalReference); // 输出：Hello World// 编译错误：final 引用不能指向新的对象// finalReference = new StringBuilder("New String");}
}

4. 被 final 修饰的方法，JVM 会尝试将其内联，以提高运行效率

内联优化是由 JVM 在运行时决定的。可以理解为一个 final 方法会在编译期被认为是稳定的，JVM 有可能会将其调用替换为方法体，以减少方法调用的开销。

public class FinalMethodExample {public final void inlineMethod() {System.out.println("This method might be inlined by JVM.");}public static void main(String[] args) {FinalMethodExample example = new FinalMethodExample();for (int i = 0; i < 1000; i++) {example.inlineMethod(); // JVM 可能会内联此方法调用}}
}

5. 被 final 修饰的常量，在编译阶段会存入常量池中

当 final 修饰基本数据类型或 String 类型，并且在编译时就能确定其值时，该值会被编译器存入常量池中。

public class FinalConstantExample {public static final int CONSTANT_VALUE = 100;public static final String CONSTANT_STRING = "FINAL_STRING";public static void main(String[] args) {// 使用常量池中的值System.out.println(CONSTANT_VALUE);System.out.println(CONSTANT_STRING);}
}

编译器对 final 域的重排序规则

规则 1：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

public class FinalFieldExample {private final int finalField;public FinalFieldExample(int value) {finalField = value; // 写入 final 域}public static void main(String[] args) {FinalFieldExample example = new FinalFieldExample(42);// 在构造函数返回前，finalField 必须已经被初始化System.out.println(example.finalField); // 输出：42}
}

规则 2：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

public class FinalFieldInitialization {private final int finalField;public FinalFieldInitialization() {// 经过构造函数后，finalField 已经被初始化finalField = initializeField();}private int initializeField() {return 42;}public int getFinalField() {return finalField;}public static void main(String[] args) {FinalFieldInitialization example = new FinalFieldInitialization();// 确保在读取 finalField 前，对象的引用已经被正确初始化System.out.println(example.getFinalField()); // 输出：42}
}