[java]final关键字的几种用法

在java的关键字中，static和final是两个我们必须掌握的关键字。不同于其他关键字，他们都有多种用法，而且在一定环境下使用，可以提高程序的运行性能，优化程序的结构。下面我们来了解一下final关键字及其用法。

final关键字

在java中，final的含义在不同的场景下有细微的差别，但总体上来说，它指的是“这是不可变的”。下面，我们来讲final的四种主要用法。

1.修饰数据

在编写程序时，我们经常需要说明一个数据是不可变的，我们成为常量。在java中，用final关键字修饰的变量，只能进行一次赋值操作，并且在生存期内不可以改变它的值。更重要的是，final会告诉编译器，这个数据是不会修改的，那么编译器就可能会在编译时期就对该数据进行替换甚至执行计算，这样可以对我们的程序起到一点优化。不过在针对基本类型和引用类型时，final关键字的效果存在细微差别。我们来看下面的例子：

class Value {
    int v;
    public Value(int v) {
        this.v = v;
    }
}

public class FinalTest {
    
    final int f1 = 1;
    final int f2;
    public FinalTest() {
        f2 = 2;
    }

    public static void main(String[] args) {
        final int value1 = 1;
        // value1 = 4;
        final double value2;
        value2 = 2.0;
        final Value value3 = new Value(1);
        value3.v = 4;
    }
}

上面的例子中，我们先来看一下main方法中的几个final修饰的数据，在给value1赋初始值之后，我们无法再对value1的值进行修改，final关键字起到了常量的作用。从value2我们可以看到，final修饰的变量可以不在声明时赋值，即可以先声明，后赋值。value3时一个引用变量，这里我们可以看到final修饰引用变量时，只是限定了引用变量的引用不可改变，即不能将value3再次引用另一个Value对象，但是引用的对象的值是可以改变的，从内存模型中我们看的更加清晰：

上图中，final修饰的值用粗线条的边框表示它的值是不可改变的，我们知道引用变量的值实际上是它所引用的对象的地址，也就是说该地址的值是不可改变的，从而说明了为什么引用变量不可以改变引用对象。而实际引用的对象实际上是不受final关键字的影响的，所以它的值是可以改变的。

另一方面，我们看到了用final修饰成员变量时的细微差别，因为final修饰的数据的值是不可改变的，所以我们必须确保在使用前就已经对成员变量赋值了。因此对于final修饰的成员变量，我们有且只有两个地方可以给它赋值，一个是声明该成员时赋值，另一个是在构造方法中赋值，在这两个地方我们必须给它们赋初始值。

最后我们需要注意的一点是，同时使用static和final修饰的成员在内存中只占据一段不能改变的存储空间。

2.修饰方法参数

前面我们可以看到，如果变量是我们自己创建的，那么使用final修饰表示我们只会给它赋值一次且不会改变变量的值。那么如果变量是作为参数传入的，我们怎么保证它的值不会改变呢？这就用到了final的第二种用法，即在我们编写方法时，可以在参数前面添加final关键字，它表示在整个方法中，我们不会（实际上是不能）改变参数的值：

public class FinalTest {

    /* ... */

    public void finalFunc(final int i, final Value value) {
        // i = 5; 不能改变i的值
        // v = new Value(); 不能改变v的值
        value.v = 5; // 可以改变引用对象的值
    }
}

3.修饰方法

第三种方式，即用final关键字修饰方法，它表示该方法不能被覆盖。这种使用方式主要是从设计的角度考虑，即明确告诉其他可能会继承该类的程序员，不希望他们去覆盖这个方法。这种方式我们很容易理解，然而，关于private和final关键字还有一点联系，这就是类中所有的private方法都隐式地指定为是final的，由于无法在类外使用private方法，所以也就无法覆盖它。

4.修饰类

了解了final关键字的其他用法，我们很容易可以想到使用final关键字修饰类的作用，那就是用final修饰的类是无法被继承的。

上面我们讲解了final的四种用法，然而，对于第三种和第四种用法，我们却甚少使用。这不是没有道理的，从final的设计来讲，这两种用法甚至可以说是鸡肋，因为对于开发人员来讲，如果我们写的类被继承的越多，就说明我们写的类越有价值，越成功。即使是从设计的角度来讲，也没有必要将一个类设计为不可继承的。Java标准库就是一个很好的反例，特别是Java 1.0/1.1中Vector类被如此广泛的运用，如果所有的方法均未被指定为final的话，它可能会更加有用。如此有用的类，我们很容易想到去继承和重写他们，然而，由于final的作用，导致我们对Vector类的扩展受到了一些阻碍，导致了Vector并没有完全发挥它应有的全部价值。

总结

final关键字是我们经常使用的关键字之一，它的用法有很多，但是并不是每一种用法都值得我们去广泛使用。它的主要用法有以下四种：

1. 用来修饰数据，包括成员变量和局部变量，该变量只能被赋值一次且它的值无法被改变。对于成员变量来讲，我们必须在声明时或者构造方法中对它赋值；
2. 用来修饰方法参数，表示在变量的生存期中它的值不能被改变；
3. 修饰方法，表示该方法无法被重写；
4. 修饰类，表示该类无法被继承。

上面的四种方法中，第三种和第四种方法需要谨慎使用，因为在大多数情况下，如果是仅仅为了一点设计上的考虑，我们并不需要使用final来修饰方法和类。