JAVA中的final关键字用法实例详解

本文实例讲述了JAVA中的final关键字用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

根据上下文环境，java的关键字final也存在着细微的区别，但通常指的是“这是无法改变的。”不想改变的理由有两种：一种是效率，另一种是设计。由于两个原因相差很远，所以关键子final可能被误用。

接下来介绍一下使用到final的三中情况：数据，方法，类

final数据

许多编程语言都有某种方法，来向编译器告知一块数据是恒定不变的。有时数据的恒定不变是很有用的，例如：

1. 一个编译时恒定不变的常量
2. 一个在运行时初始化，而你不希望它被改变。

对于编译期常量的这种情况，编译器可以将该常量值代入任何可能用到它的计算式中，也就是说，可以在编译期就执行计算式，这减轻了一些运行时的负担。在java中，这类常量必须是基本类型，并且以final表示。在对这个常量定义时，必须进行赋值。

一个即是static又是final的域只占一段不能改变的存储空间。

当final应用于对象引用时，而不是基本类型时，其含义有些让人疑惑。对基本类型使用final不能改变的是他的数值。而对于对象引用，不能改变的是他的引用，而对象本身是可以修改的。一旦一个final引用被初始化指向一个对象，这个引用将不能在指向其他对象。java并未提供对任何对象恒定不变的支持。这一限制也通用适用于数组，它也是对象。例如：

package finalPackage;
import java.util.*;
class Value {
  int i;
  public Value(int i) {
    this.i = i;
  }
}
/**
 * final数据常量
 * @author Administrator
 * 对基本类型使用final不能改变的是它的数值。
 * 而对于对象引用，不能改变的是他的引用，而对象本身是可以修改的。
 * 一旦一个final引用被初始化指向一个对象，这个引用将不能在指向其他对象。
 * 注意，根据惯例，即是static又是final的域(即编译器常量)将用大写表示，并用下划分割个单词。
 */
public class FinalData {
  private static Random rand = new Random(47);
  private String id;
  public FinalData(String id) {
    this.id = id;
  }
  // 编译时常量 Can be compile-time constants:
  private final int valueOne = 9;
  private static final int VALUE_TWO = 99;
  // 典型的公共常量 Typical public constant:
  public static final int VALUE_THREE = 39;
  // 运行时常量 Cannot be compile-time constants:
  private final int i4 = rand.nextInt(20);
  static final int INT_5 = rand.nextInt(20);
  private Value v1 = new Value(11);
  private final Value v2 = new Value(22);
  private static final Value VAL_3 = new Value(33);
  // 数组 Arrays:
  private final int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
  public String toString() {
    return id + ": " + "i4 = " + i4 + ", INT_5 = " + INT_5;
  }
  public static void main(String[] args) {
    FinalData fd1 = new FinalData("fd1");
    // ! fd1.valueOne++; // Error: can't change value
    fd1.v2.i++; // Object isn't constant!
    fd1.v1 = new Value(9); // OK -- not final
    for (int i = 0; i < fd1.a.length; i++)
      fd1.a[i]++; // Object isn't constant!
    // ! fd1.v2 = new Value(0); // Error: Can't
    // ! fd1.VAL_3 = new Value(1); // change reference
    // ! fd1.a = new int[3];
    System.out.println(fd1);
    System.out.println("Creating new FinalData");
    FinalData fd2 = new FinalData("fd2");
    System.out.println(fd1);
    System.out.println(fd2);
  }
  /**
   * 输出结果：
   * fd1: i4 = 15, INT_5 = 18
   * Creating new FinalData
   * fd1: i4 = 15, INT_5 = 18
   * fd2: i4 = 13, INT_5 = 18
   */
}

由于valueOne和VALUE_TWO都是带有编译时数值的final基本类型，所以它们二者均可以用作编译期常量，并且没有重大区别。VALUE_THREE是一种更加典型的对常量进行定义的方式：定义为public，可以被任何人访问；定义为static，则强调只有一份；定义为final，这说明它是个常量。请注意带有恒定初始值的final static基本类型全用大写字母命名，并且字母与字母之间用下划线隔开。

我们不能因为某些数据是final的就认为在编译时可以知道它的值。在运行时使用随机数来初始化i4和INT_5的值说明了这一点。实例中fd1和fd2中i4的值是唯一的，每次都会被初始化为15,13。INT_5的值是不可以通过创建第二个FinalData对象加以改变的。这是因为他是static的，在装载类时(也就是第一次创建这个类对象时)已经被初始化，而不是每次创建都初始化。

java也许生成"空白final"，所谓空白final是指被声明为final但又未给初值的域。无论什么情况下编译器都会保证final域在使用前初始化。但空白final在final的使用上提供了很大的灵活性，为此，一个final域可以根据某些对象有所不同，却又保持恒定不变的特性。下面的事例说明了一点：

package finalPackage;
class Poppet {
  private int i;
  Poppet(int ii) {
    i = ii;
  }
  public int getI() {
    return i;
  }
  public void setI(int i) {
    this.i = i;
  }
}
/**
 * 空白final
 * @author Administrator
 * 所谓空白final是指被声明为final但又未给初值的域。无论什么情况下编译器都会保证final域在使用前初始化。
 */
public class BlankFinal {
  private final int i = 0; // Initialized final
  private final int j; // Blank final
  private final Poppet p; // Blank final reference
  // Blank finals MUST be initialized in the constructor:
  public BlankFinal() {
    j = 1; // Initialize blank final
    p = new Poppet(1); // Initialize blank final reference
  }
  public BlankFinal(int x) {
    j = x; // Initialize blank final
    p = new Poppet(x); // Initialize blank final reference
  }
  public static void main(String[] args) {
    BlankFinal b1=new BlankFinal();
    BlankFinal b2=new BlankFinal(47);
    System.out.println("b1.j="+b1.j+"\t\t b1.p.i="+b1.p.getI());
    System.out.println("b2.j="+b2.j+"\t\t b2.p.i="+b2.p.getI());
  }
  /**
   * 输出结果：
   * b1.j=1     b1.p.i=1
   * b2.j=47     b2.p.i=47
   */
}

final参数

java中也许将参数列表中的参数以声明的方式声指明为final。这意味着你无发改变参数所指向的对象。例如：

package finalPackage;
class Gizmo {
  public void spin(String temp) {
    System.out.println(temp+" Method call Gizmo.spin()");
  }
}
/**
 * final参数
 * @author Administrator
 * 如果将参数列表中的参数指明为final，这意味着你无发改变参数所指向的对象的引用。
 */
public class FinalArguments {
  void with(final Gizmo g) {
    // ! g = new Gizmo(); // Illegal -- g is final
  }
  void without(Gizmo g) {
    g = new Gizmo(); // OK -- g not final
    g.spin("without");
  }
  // void f(final int i) { i++; } // Can't change
  // You can only read from a final primitive:
  int g(final int i) {
    return i + 1;
  }
  public static void main(String[] args) {
    FinalArguments bf = new FinalArguments();
    bf.without(null);
    bf.with(null);
    System.out.println("bf.g(10)="+bf.g(10));
  }
  /**
   * 输出结果：
   * withoutMethod call Gizmo.spin()
   * bf.g(10)=11
   */
}

使用final方法有两个原因。第一个原因是把方法锁定，以防止任何继承它的类修改它的含义。这是出于设计的考虑：想要确保在继承中使用的方法保持不变，并且不会被覆盖。

过去建议使用final方法的第二个原因是效率。在java的早期实现中，如果将一个方法指明为final，就是同意编译器将针对该方法的所有调用都转为内嵌调用。当编译器发现一个final方法调用命令时，它会根据自己的谨慎判断，跳过插入程序代码这种正常的调用方式而执行方法调用机制（将参数压入栈，跳至方法代码处执行，然后跳回并清理栈中的参数，处理返回值），并且以方法体中的实际代码的副本来代替方法调用。这将消除方法调用的开销。当然，如果一个方法很大，你的程序代码会膨胀，因而可能看不到内嵌所带来的性能上的提高，因为所带来的性能会花费于方法内的时间量而被缩减。

在最近的java版本中，虚拟机(特别是hotspot技术)可以探测到这些情况，并优化去掉这些效率反而降低的额外的内嵌调用，因此不再需要使用final方法来进行优化了。事实上，这种做法正逐渐受到劝阻。在使用java se5/6时，应该让编译器和JVM去处理效率问题，只有在想明确禁止覆盖式，才将方法设置为final的。

final和private关键字

类中的所有private方法都是隐式的制定为final的。由于你无法访问private方法你也就无法覆盖它。可以对private方法添加final修饰词，但这毫无意义。例如：

package finalPackage;
/**
 * final和private关键字
 *
 * 类中的所有private方法都是隐式的制定为final的。
 * 由于你无法访问private方法，所以你也就无法覆盖它。
 * 可以对private方法添加final修饰词，但这毫无意义。
 */
class WithFinals {
  // Identical to "private" alone:
  private final void f() {
    System.out.println("WithFinals.f()");
  }
  // Also automatically "final":
  private void g() {
    System.out.println("WithFinals.g()");
  }
}
class OverridingPrivate extends WithFinals {
  private final void f() {
    System.out.println("OverridingPrivate.f()");
  }
  private void g() {
    System.out.println("OverridingPrivate.g()");
  }
}
class OverridingPrivate2 extends OverridingPrivate {
  public final void f() {
    System.out.println("OverridingPrivate2.f()");
  }
  public void g() {
    System.out.println("OverridingPrivate2.g()");
  }
}
public class OverideFinal {
  public static void main(String[] args) {
    WithFinals w1 = new WithFinals();
    // ! w1.f(); //Error，无法访问私有方法
    // ! w1.g(); //Error，无法访问私有方法
    OverridingPrivate w2 = new OverridingPrivate();
    // ! w2.f(); //Error，无法访问私有方法
    // ! w2.g(); //Error，无法访问私有方法
    OverridingPrivate2 w3 = new OverridingPrivate2();
    w3.f();
    w3.g();
  }
  /**
   * 输出结果：
   * OverridingPrivate2.f()
   * OverridingPrivate2.g()
   */
}

"覆盖"只有在某方法是基类接口的一部分时才会发生。即，必须将一个对象向上转型为它的基类并调用相同的方法。如果某方法是private的，它就不是基类接口的一部分。它仅是一些隐藏于类中的程序代码，如果一个基类中存在某个private方法，在派生类中以相同的名称创建一个public，protected或包访问权限方法的话，该方法只不过是与基类中的方法有相同的名称而已，并没有覆盖基类方法。由于private方法无法触及而且能有效隐藏，所以除了把它看成是因为它所归属的类的组织结构的原因而存在外，其他任何事物都不需要考虑它。

final 类

当将类定义为final时，就表明了你不打算继承该类，而且也不许别人这样做。换句话说，出于某种考虑，你对该类的设计永不需要做任何变动，或者出于安全的考虑，你不希望他有子类。例如：

package finalPackage;
class SmallBrain {
}
final class Dinosaur {
  int i = 7;
  int j = 1;
  SmallBrain x = new SmallBrain();
  void f() {
    System.out.println("Dinosaur.f()");
  }
}
// ! class Further extends Dinosaur {}
// error: Cannot extend final class 'Dinosaur'
/**
 * final 类
 *
 * final类中的属性可以选择是否定义为final
 * final类中的方法都隐式的制定为final方法，因此你无法覆盖他们
 */
public class Jurassic {
  public static void main(String[] args) {
    Dinosaur n = new Dinosaur();
    n.f();
    n.i = 40;
    n.j++;
    System.out.println("n.i="+n.i);
    System.out.println("n.j="+n.j);
  }
  /**
   * 输出结果为：
   * Dinosaur.f()
   * n.i=40
   * n.j=2
   */
}

请注意，final类的域可以根据个人的意愿选择是或不是final。不论类是否被定义为final，相同的规则同样适用于定义为final的域。然而，由于final是无法继承的，所以被final修饰的类中的方法都隐式的制定为fianl，因为你无法覆盖他们。在fianl类中可以给方法添加final，但这不会产生任何意义。

结论：

根据程序上下文环境，Java关键字final有“这是无法改变的”或者“终态的”含义，它可以修饰非抽象类、非抽象类成员方法和变量。你可能出于两种理解而需要阻止改变：设计或效率。
final类不能被继承，没有子类，final类中的方法默认是final的。
final方法不能被子类的方法覆盖，但可以被继承。
final成员变量表示常量，只能被赋值一次，赋值后值不再改变。
final不能用于修饰构造方法。
注意：父类的private成员方法是不能被子类方法覆盖的，因此private类型的方法默认是final类型的。

希望本文所述对大家Java程序设计有所帮助。