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Java中通过final关键字面向对象的详解

2018-06-14 00:47:05 1190 1195

  在Java中通过final关键字来声明对象具有不变性(immutable),这里的对象包括变量,方法,类,与C++中的const关键字效果类似。

  immutable指对象在创建之后,状态无法被改变

  可以从三个角度考虑使用final关键字:

  代码本身:不希望final描述的对象所表现的含义被改变 安全:final对象具有只读属性,是线程安全的 效率:无法修改final对象本身,对其引用的操作更为高效

  final 变量

  定义final Object a,则a只能被初始化一次,一旦初始化,a的数据无法修改,若a为引用类型,则不能重新绑定其他对象。

  未被初始化的final变量被称为blank final,若为成员变量,则必须被初始化或在构造器中赋值。

  例子:

  class Circle { static final double PI = 3.1415926; final int radius = 5; final int xPos; final int yPos; public Circle(int x, int y) { xPos = x; yPos = y; }}

  final 方法

  定义final method,则该方法无法被重载,方法设计者不希望由于对方法的重载导致其他相关功能出现异常。

  例子:

  class BaseClass { public final void method() {}}class DerivedClass extends BaseClass { public final void method() {} // 编译出错}

  需要注意的是,final方法的定义不一定能够产生inline的效果,因为方法是否inline取决于JVM的策略,而非final关键字,通过final的设计提高方法效率是不准确的。

  final 类

  final class X定义的类X无法被继承。

  在Java中,String类被设计成final,其定义如下

  复制代码 代码如下:

  public class final String extends Object implements Serializable, Comparable, CharSequence

  为什么String被设计成final? 一个String类的实例被初始化后,其在堆上的内容无法被改变,String类提供的任何修改String对象的方法都只能够产生一个新的String对象,大大简化了对String的操作,是代码更易于阅读和理解; String final是实现String interning(在内存中不同的string值只有一份)的必要条件,因为通常代码中存在大量的String对象,不同的引用会指向相同的字符串空间,若String不为final,则当一个字符串空间的内容改变时,所有的引用都需要知道这一情况,这一机制的实现是十分复杂的,无疑会影响效率。String interning能够节省内存空间,同时也节省时间花销; String只读,则不必担心非常重要的内容被篡改。

  内部类与final

  在一个方法内定义匿名内部类时,内部类只能访问方法内的final类型变量,使得Java编译器能够提前捕获变量的值,并在内部类保存一份副本,当方法销毁时,内部类的内存空间依然完整。

  例子:

  public class Wrapper { public static void main(String[] args) { // Object obj = null; //编译出错 final Object obj = null; new Thread(new Runnable() { public void run() { obj = "hello"; } }).start(); }}

  PS:内部匿名类无法访问外面的非 final 的变量的问题

  这个听起来有点拗口,其实我更多的是想说 Java 内部类的一些特性。

  之所以会想起这个题目只要是最近在阅读 JDK 源码中关于 HTTP keepalive 的代码时,其中一个源文件 sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection.java 无意中看到下面这段代码。

  final boolean result[] = {false};java.security.AccessController.doPrivileged(new java.security.PrivilegedAction() { public Object run() { try { InetAddress a1 = InetAddress.getByName(h1); InetAddress a2 = InetAddress.getByName(h2); result[0] = a1.equals(a2); } catch (UnknownHostException e) { } catch (SecurityException e) { } return null; }});return result[0];

  Java 的匿名内部类无法访问对应的函数的非 final 变量。要想访问外部的 local variable, 这个variable 又必须要先定义成 fianl, 但是一定义成 final 就不能在匿名内部类中修改这个变量的值,所以要想匿名内部类返回一些有用的值时不是那么的容易。这段代码使用了一个非常巧妙的方法,这里使用数组的方式绕过这个限制,虽然我们无法修改 result 这个变量的引用,但是我们可以修改 result 指向的那个数组的内容。

  只是想记录一下内部匿名类修改外部变量的一个小技巧。不过既然已经到了这里,不妨继续的看看内部类都有哪些特性或者限制吧。

  在继续本文前,我觉得非常有必要的明确下本文中涉及的一些 Java 术语,这些术语不太好翻译成中文,所以我们还是用英文来描述。

  // This is classpublic class JavaTerm { // field or member variable private int field; // constructor public JavaTerm() { } // method public void method() { // local variable int localVariable = 0; // local class class LocalClass { public LocalClass() { } } // anonymous class new Runnable() { public void run() { } }; }}

  我们今天更多的将关注于 local class 和 anonymous class,它们都属于 inner class。

  Java 允许我们在一个 class 里面再定义一个 class, 称为嵌套类(nested class), nested class 又可以分为两类,一类是 static nested class, 另外一个是 non-static nested class, 又称为 inner class。inner class 又可以分为 local class 和 anonymous class。

  anonymous class 的一些限制

  一个 anonymous class 可以访问包含它的类的类变量(field/member variable) 一个 anonymous class 不能访问包含它的作用于中的不是 final 的本地变量(local variable) 和 nested class 一样,anonymous class 中定义的 variable 会覆盖包含这个内部类的作用域中的同名的 variable 你不能定义静态的初始化方法 一个 anonymous class 可以有静态的成员变量。这个成员变量必须是常量(用 final 修饰)。 一个 anonymous class 不可以有构造函数