java中final关键字的各种用法和注意事项详解

一、final 修饰变量

当一个变量被声明为 final 时，它只能被赋值一次。一旦被初始化，其值就不能再被改变。这类似于其他语言中的“常量”概念。

根据变量类型的不同，其“不可变”的含义略有差异：

1. final 基本类型变量

值本身不可变。

final int maxRetries = 5;
// maxRetries = 10; // 编译错误！不能再次赋值

2. final 引用类型变量

引用本身不可变，但其所指向的对象内部的状态是可以改变的（除非对象本身也是不可变对象，如 String）。

final StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(" World"); // ✔️ 允许：修改对象内部状态
// sb = new StringBuilder(); // ❌ 编译错误！不能改变引用指向另一个对象

初始化时机：

final 变量必须在声明时或构造函数结束前被初始化。

• final 实例变量：必须在声明时、实例初始化块中或每个构造函数结束前被初始化。
• final 静态变量（常量）：必须在声明时、静态初始化块中被初始化。

class Example {
    final int instanceVar; // 必须在构造函数中初始化
    static final String CONSTANT = "Value"; // 声明时初始化

    public Example(int value) {
        this.instanceVar = value; // 初始化
    }
}

二、final 修饰方法

当一个方法被声明为 final 时，意味着该方法不能被子类重写（Override）。

使用场景：

1. 防止继承改变核心逻辑：确保父类中的某个方法行为在子类中保持不变，防止其被意外修改，保证程序的安全性、一致性和正确性。
2. 效率考虑（历史原因）：早期 Java 版本中，final 方法在编译时可能会被内联（Inline），带来微小的性能提升。但现代 JVM 非常智能，会自动完成优化，这个理由如今已不那么重要。

class Parent {
    // 此方法不能被子类重写
    public final void criticalBusinessLogic() {
        // ... 核心算法
    }
}

class Child extends Parent {
    // ❌ 编译错误！Cannot override the final method
    // @Override
    // public void criticalBusinessLogic() { ... }
}

三、final 修饰类

当一个类被声明为 final 时，意味着这个类不能被继承，即不能有子类。

使用场景：

1. 设计上的“终结”：表示这个类在设计上已经非常完善，不需要也不应该被扩展，例如 String、Integer 等包装类。这保证了该类行为的绝对稳定和安全。
2. 安全：防止恶意代码通过创建子类来破坏核心功能（例如通过重写方法）。
3. 不可变类：创建不可变类（Immutable Class）时，类本身通常被声明为 final，以防止子类化破坏其不可变性。

final class ImmutableClass {
    private final int value;

    public ImmutableClass(int value) {
        this.value = value;
    }
    // 只有getter，没有setter
    public int getValue() {
        return value;
    }
}

// ❌ 编译错误！Cannot inherit from final class
// class SubClass extends ImmutableClass { ... }

四、final 修饰参数

方法参数也可以被声明为 final。这表示该参数在方法体内不能被重新赋值。

使用场景与优点：

1. 代码清晰与安全：明确表示这个参数的值在方法内不会被改变，提高了代码的可读性和可维护性。
2. 用于匿名内部类：在 Java 8 之前，如果匿名内部类需要访问一个局部变量，该变量必须被声明为 final。Java 8 引入了“有效最终（effectively final）”的概念（即变量虽然没有明确声明为 final，但自初始化后从未被修改），使得语法上不再强制要求 final 关键字，但其语义仍然是不可变的。

// Java 8 之前：必须加 final
public void oldMethod() {
    final int oldVar = 10;
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(oldVar); // 需要访问外部局部变量
        }
    }).start();
}

// Java 8 及之后：effectively final 即可
public void newMethod() {
    int newVar = 10; // 没有 final，但从未被修改，所以是 effectively final
    new Thread(() -> System.out.println(newVar)).start(); // 可以访问
    // newVar = 20; // 如果加上这行，newVar 就不再是 effectively final，上面的lambda表达式会报错
}

建议：即使在新版本中，为了代码清晰和防止意外修改，很多编码规范依然建议将不会被修改的参数显式地声明为 final。

五、重要注意事项总结

1. 空白 final（Blank Final）：声明时未初始化的 final 变量称为“空白 final”。必须在构造函数中完成初始化，编译器会严格检查这一点。
2. final 与静态（static）：static final 组合用于定义类级别的全局常量，命名规范通常使用全大写字母和下划线（如 MAX_VALUE）。
3. final 与并发：final 变量的初始化安全由 JMM（Java内存模型）保证。一个正确构造的对象的 final 字段，在任何线程中看到时，都已经是初始化完成的值。这使得在不使用同步的情况下，也能安全地发布不可变对象。
4. 性能：现代 JVM 对 final 的优化已经非常成熟，不必过分追求使用 final 来提升性能。应更多地将其用于设计目的，如保证不可变性和安全性。
5. 集合与 final：final List<String> myList = new ArrayList<>(); 只表示引用 myList 不能指向另一个 ArrayList，但仍然可以调用 myList.add("item") 来修改列表内容。如果要一个完全不可变的集合，应使用 Collections.unmodifiableList() 或 Java 9+ 的 List.of() 等方法。

总结表

希望这个详细的解释能帮助你全面理解 Java 中的 final 关键字！

到此这篇关于java中final关键字的各种用法和注意事项的文章就介绍到这了,更多相关java final关键字用法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！