深入理解final关键字

通常我们对Java中final关键字的理解是“用final修饰的变量是不可变的”，如果尝试对final变量多次赋值，编译器将报错。似乎final的作用就是保证变量不可变，这没有错，但是如果我们在Java中灵活应用final的被修饰目标不可变的特性，往往能发掘出很多令人意想不到的效果，而非仅仅保证变量不可变这么粗浅而已。下面我们来说说final关键字的多重用法

一

用final修饰普通变量通常分为两种情况，修饰普通基本类变量和修饰引用类型变量，也就是对象类型变量。

修饰普通基本类型变量最能清楚直白的表现出final的作用，它能使变量的值无法改变，因为变量不能再次被赋值。

    final int myInt = 1;
    myInt = 2;

运行此代码，编译器会报错：Error:(20, 9) java: 无法为最终变量myInt分配值

但我们使用final修饰引用类型变量时，我们可以保证变量不能被再次赋值， 但我们无法保证对象值的改变。

   final StringBuilder sb 
       = new StringBuilder("Java");
    sb.append("Script");
    System.out.println(sb); 
    //resultJavaScript

如上代码所示， 虽然我们用final修饰变量，但仍旧无法阻止变量内在值的改变。 使用final能保证变量不能改变引用的目标，却不能保证变量所引用的目标本身的变化。因为对于基本类型，我们可以把变量看作是变量值的本身；而对于引用类型变量，变量和变量的值需要区分看待，它们只是以某种方式被关联起来了而已，事实上它们是不同的东西，所以final无法同时作用于两者身上。

二

Java不支持原生常量，在Java种也没有定义常量的const关键字。然而， 我们可以使用final关键字间接的实现常量。

public static final int CONST_ONE = 1;

public static final int CONST_TWO = 2;

常量是全局的、不可变的，因此我们同时使用static和final来修饰变量，就能达到定义常量的效果。 常量名通常全由大写字母组成。

三

final可以保证实例变量必须被初始化，这点特性能减少代码出错几率，如令所有Java程序员头疼的NPE

public class Main {
    private String name ;
    @Override
‍    public String toString() {
        return name;
    }
‍
    public static void main(String[] arg)throws Exception {
        Main main = new Main();
       System.out.println(main.toString().toLowerCase());
    }
}

以上代码因为没给name赋值，代码在运行起将报NPE异常。假如我们使用final修饰name变量，代码将无法通过编译，因为Java语法规定，final变量在使用前必须被初始化，因此我们必须在构造函数中初始化name变量，这样能百分百保证我们使用的name变量不会是null。

public class Main {
‍    private final String name;

    public Main(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return name;
    }

    public static void main(String[] arg)throws Exception {
        Main main = new Main("Java");
           System.out.println(main.toString().toLowerCase());
        }
    }
}

四

final不仅可以修饰变量，还可以修饰方法和类。

如果我们用final修饰方法，假如方法所属的类被继承，方法将不能在子类中被重写。

class SuperClass{
    protected final String getName() {
        return “supper class”;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return getName();
    }
}

classSubClass extends SuperClass{
   protected String getName() {
       return “sub class”;
   }
}  

以上代码无法通过编译，编译器报错

Error:(30,22) java: SubClass中的getName()无法覆盖SuperClass中的getName() 被覆盖的方法为final

因为SuperClass的getName方法被修饰为final，因此在子类中无法被重写。

通常，我们不希望方法在被继承时重写，可以用private修饰，因为这样方法的可见性被限制于方法所在的类中。但是，有时候我们需要公开方法，却又不想方法被重写，此时用final修饰方法就有用武之地了。

然而，这时又引出了另外一个问题，假如我们使用final修饰private方法，是否有实际意义。 事实上，在现代的jdk中，这么做是没有任何意义的，因为private无法被继承，自然也不存在继承时被修改的问题。 但是在早期的Java版本中，final修饰private方法的作用是告知编译器，这个方法在编译时需要内联处理。这个特性在现代jdk中已经被抛弃。

当用final修饰类时， 表示此类是密封的， 无法被继承。从Java源码中可知，我们最常用的String类便是一个final类。

五

在haskell、F#之类的函数时语言中，变量值默认就是不可变的，仿佛如Java变量默认就是final一样， 这种特性能极大的减少代码出错的几率。许多极难排查的代码错误，都是由于状态改变引起的，即变量值的改变引起的。 如果从源头杜绝， 就可以从根本上消灭所有这类错误，函数式语言也是基于此考虑才把变量不可变作为语言的默认特性，所以函数式编程是无状态的， 这是被证明优点多余缺点的一种特性。

此外， 变量的值一旦不可变，在多线程编程的环境下能保证线程安全，因为变量值不可变，也就不存在多个线程同时竞争资源的问题，代码自然是线程安全的。如String类， 就是以这种模式实现的， 当我们看到某个字符串被改变， 其实只是生成一个新的字符串而已，旧的字符串并没有被修改。当然，这样做会造成一定的性能问题， 两者间如何权衡，需要开发者根据实际情况考虑。

根据现代编程的指导原则， 在Java种定义的任何变量，默认都要加上final关键字， 这么做虽然反直觉，却有好处。退一万步说，至少能让代码的阅读者了解，变量是不可变的， 我们不用担心它会产生副作用。