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Java final 关键字

news 2025/7/15 7:21:52

一、基本概念

1. 什么是 final？

final 是 Java 中的关键字，表示“不可变”。
可用于修饰类、方法、变量（包括局部变量、成员变量、参数）。
强调不变性（immutability），提升代码的安全性和性能。

二、final 的不同使用方式

1. 修饰变量（常量）

✅ 特点：

如果是基本类型，则值不能改变。
如果是引用类型，则引用地址不能改变，但对象内部状态可以变化

final int MAX_AGE = 100;
// MAX_AGE = 200; // 编译错误！final List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("Alice"); // 合法：对象内容可变
// names = new ArrayList<>(); // 错误：引用地址不可变

⚠️ 注意：

final 变量必须在声明时或构造器中初始化（非 static）。
static final 常量需在声明时或静态代码块中初始化。

public class Constants {public static final double PI = 3.14159;
}

2. 修饰方法

✅ 特点：

方法不能被子类重写（override）。
提升程序安全性，防止意外修改行为。

class Animal {public final void speak() {System.out.println("Animal speaks");}
}class Dog extends Animal {// public void speak() {} // 编译错误！
}

📌 应用场景：

不希望子类修改的方法逻辑。
提高性能（JVM 可以对 final 方法进行内联优化）。

3. 修饰类

✅ 特点：

类不能被继承。
所有方法默认都是 final 的（即使没有显式声明）。

final class MathUtils {// ...
}// class MyMath extends MathUtils { } // 编译错误！

📌 应用场景：

构建不可变类（如 String）。
确保类的实现不被篡改，增强安全性。

三、final 与线程安全

✅ final 在多线程中的作用：

保证 final 变量的可见性：多个线程访问 final 变量时，不会看到“部分构造”的状态。
避免重排序问题：JVM 会确保 final 变量的初始化顺序正确，避免指令重排导致的并发问题。

public class FinalFieldExample {final int x;public FinalFieldExample(int x) {this.x = x;}// x 的值在线程间可见且不可变
}

四、final 和设计模式

模式	使用 final 的原因
单例模式	final 变量确保实例唯一且线程安全
工厂方法模式	final 方法防止被重写破坏创建逻辑
不可变类（Immutable Class）	final 类 + final 字段，构建完全不可变对象

示例：不可变类

public final class Person {private final String name;private final int age;public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() { return name; }public int getAge() { return age; }
}

五、常见面试题整理

Q1：final、finally、finalize 有什么区别？

关键字	含义
`final`	修饰符，表示不可变
`finally`	异常处理中始终执行的代码块
`finalize()`	对象被回收前调用的方法（已过时）

Q2：为什么 String 被设计为 final？

防止被继承和修改，确保字符串池的安全性、哈希缓存、类加载机制等关键特性。

Q3：final 和 static 一起使用的意义？

表示一个静态常量，属于类而非实例，通常用于全局配置、数学常量等。

public static final String DEFAULT_ENCODING = "UTF-8";

Q4：final 修饰的对象真的不可变吗？

❗不是绝对不可变。如果是引用类型，对象本身的内容仍可变，只是引用不能变。

final StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(" World"); // 允许修改内容
// sb = new StringBuilder(); // 错误：引用不可变

Q5：final 方法能被重载吗？能被覆盖吗？

✅ 可以被重载（overload）
❌ 不能被覆盖（override）

六、最佳实践

实践建议	说明
尽量将不需要修改的变量设为 final	提高可读性和安全性
对于工具类使用 final class	防止被继承，增强封装性
对于公共 API 中的方法使用 final	防止子类破坏预期行为
在多线程环境中合理使用 final	保证可见性和顺序一致性
构建不可变对象时使用 final 成员变量	有助于线程安全和缓存机制