Java中的final關(guān)鍵字非常重要，它可以應(yīng)用于類、方法以及變量。這篇文章中我將帶你看看什么是final關(guān)鍵字？將變量，方法和類聲明為final代表了什么？使用final的好處是什么？最后也有一些使用final關(guān)鍵字的實例。final經(jīng)常和static一起使用來聲明常量，你也會看到final是如何改善應(yīng)用性能的。

final關(guān)鍵字的含義?

final在Java中是一個保留的關(guān)鍵字，可以聲明成員變量、方法、類以及本地變量。一旦你將引用聲明作final，你將不能改變這個引用了，編譯器會檢查代碼，如果你試圖將變量再次初始化的話，編譯器會報編譯錯誤。

什么是final變量？

凡是對成員變量或者本地變量(在方法中的或者代碼塊中的變量稱為本地變量)聲明為final的都叫作final變量。final變量經(jīng)常和static關(guān)鍵字一起使用，作為常量。下面是final變量的例子：

1 2	publicstatic final String LOAN = "loan"; LOAN = newString("loan")//invalid compilation error

final變量是只讀的。

什么是final方法?

final也可以聲明方法。方法前面加上final關(guān)鍵字，代表這個方法不可以被子類的方法重寫。如果你認為一個方法的功能已經(jīng)足夠完整了，子類中不需要改變的話，你可以聲明此方法為final。final方法比非final方法要快，因為在編譯的時候已經(jīng)靜態(tài)綁定了，不需要在運行時再動態(tài)綁定。下面是final方法的例子：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

classPersonalLoan{ ????publicfinal String getName(){ ????????return"personal loan"; ????} } classCheapPersonalLoan extendsPersonalLoan{ ????@Override ????publicfinal String getName(){ ????????return"cheap personal loan";//compilation error: overridden method is final ????} }

什么是final類？

使用final來修飾的類叫作final類。final類通常功能是完整的，它們不能被繼承。Java中有許多類是final的，譬如String, Interger以及其他包裝類。下面是final類的實例：

1 2 3 4 5 6 7

????finalclass PersonalLoan{ ????} ????classCheapPersonalLoan extendsPersonalLoan{? //compilation error: cannot inherit from final class }

final關(guān)鍵字的好處

下面總結(jié)了一些使用final關(guān)鍵字的好處

final關(guān)鍵字提高了性能。JVM和Java應(yīng)用都會緩存final變量。

final變量可以安全的在多線程環(huán)境下進行共享，而不需要額外的同步開銷。

使用final關(guān)鍵字，JVM會對方法、變量及類進行優(yōu)化。

不可變類

創(chuàng)建不可變類要使用final關(guān)鍵字。不可變類是指它的對象一旦被創(chuàng)建了就不能被更改了。String是不可變類的代表。不可變類有很多好處，譬如它們的對象是只讀的，可以在多線程環(huán)境下安全的共享，不用額外的同步開銷等等。

相關(guān)閱讀：為什么String是不可變的以及如何寫一個不可變類。

關(guān)于final的重要知識點

final關(guān)鍵字可以用于成員變量、本地變量、方法以及類。

final成員變量必須在聲明的時候初始化或者在構(gòu)造器中初始化，否則就會報編譯錯誤。

你不能夠?qū)inal變量再次賦值。

本地變量必須在聲明時賦值。

在匿名類中所有變量都必須是final變量。

final方法不能被重寫。

final類不能被繼承。

final關(guān)鍵字不同于finally關(guān)鍵字，后者用于異常處理。

final關(guān)鍵字容易與finalize()方法搞混，后者是在Object類中定義的方法，是在垃圾回收之前被JVM調(diào)用的方法。

接口中聲明的所有變量本身是final的。

final和abstract這兩個關(guān)鍵字是反相關(guān)的，final類就不可能是abstract的。

final方法在編譯階段綁定，稱為靜態(tài)綁定(static binding)。

沒有在聲明時初始化final變量的稱為空白final變量(blank final variable)，它們必須在構(gòu)造器中初始化，或者調(diào)用this()初始化。不這么做的話，編譯器會報錯“final變量(變量名)需要進行初始化”。

將類、方法、變量聲明為final能夠提高性能，這樣JVM就有機會進行估計，然后優(yōu)化。

按照Java代碼慣例，final變量就是常量，而且通常常量名要大寫：

1	privatefinal int COUNT = 10;

對于集合對象聲明為final指的是引用不能被更改，但是你可以向其中增加，刪除或者改變內(nèi)容。譬如：

1 2 3 4

privatefinal List Loans = newArrayList(); list.add(“home loan”);? //valid list.add("personal loan");//valid loans = newVector();? //not valid

我們已經(jīng)知道final變量、final方法以及final類是什么了。必要的時候使用final，能寫出更快、更好的代碼的。

原文鏈接：?Javarevisited?翻譯：?ImportNew.com?-?唐小娟

譯文鏈接：?http://www.importnew.com/7553.html

深入理解Java內(nèi)存模型——final

與前面介紹的鎖和volatile相比較，對final域的讀和寫更像是普通的變量訪問。對于final域，編譯器和處理器要遵守兩個重排序規(guī)則：

在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)對一個final域的寫入，與隨后把這個被構(gòu)造對象的引用賦值給一個引用變量，這兩個操作之間不能重排序。

初次讀一個包含final域的對象的引用，與隨后初次讀這個final域，這兩個操作之間不能重排序。

下面，我們通過一些示例性的代碼來分別說明這兩個規(guī)則：

public class FinalExample {int i; //普通變量final int j; //final變量static FinalExample obj;public void FinalExample () { //構(gòu)造函數(shù)i = 1; //寫普通域j = 2; //寫final域}public static void writer () { //寫線程A執(zhí)行obj = new FinalExample ();}public static void reader () { //讀線程B執(zhí)行FinalExample object = obj; //讀對象引用int a = object.i; //讀普通域int b = object.j; //讀final域} }

這里假設(shè)一個線程A執(zhí)行writer ()方法，隨后另一個線程B執(zhí)行reader ()方法。下面我們通過這兩個線程的交互來說明這兩個規(guī)則。

寫final域的重排序規(guī)則

寫final域的重排序規(guī)則禁止把final域的寫重排序到構(gòu)造函數(shù)之外。這個規(guī)則的實現(xiàn)包含下面2個方面：

• JMM禁止編譯器把final域的寫重排序到構(gòu)造函數(shù)之外。
• 編譯器會在final域的寫之后，構(gòu)造函數(shù)return之前，插入一個StoreStore屏障。這個屏障禁止處理器把final域的寫重排序到構(gòu)造函數(shù)之外。

現(xiàn)在讓我們分析writer ()方法。writer ()方法只包含一行代碼：finalExample = new FinalExample ()。這行代碼包含兩個步驟：

構(gòu)造一個FinalExample類型的對象；

把這個對象的引用賦值給引用變量obj。

假設(shè)線程B讀對象引用與讀對象的成員域之間沒有重排序（馬上會說明為什么需要這個假設(shè)），下圖是一種可能的執(zhí)行時序：

在上圖中，寫普通域的操作被編譯器重排序到了構(gòu)造函數(shù)之外，讀線程B錯誤的讀取了普通變量i初始化之前的值。而寫final域的操作，被寫final域的重排序規(guī)則“限定”在了構(gòu)造函數(shù)之內(nèi)，讀線程B正確的讀取了final變量初始化之后的值。

寫final域的重排序規(guī)則可以確保：在對象引用為任意線程可見之前，對象的final域已經(jīng)被正確初始化過了，而普通域不具有這個保障。以上圖為例，在讀線程B“看到”對象引用obj時，很可能obj對象還沒有構(gòu)造完成（對普通域i的寫操作被重排序到構(gòu)造函數(shù)外，此時初始值2還沒有寫入普通域i）。

讀final域的重排序規(guī)則

讀final域的重排序規(guī)則如下：

• 在一個線程中，初次讀對象引用與初次讀該對象包含的final域，JMM禁止處理器重排序這兩個操作（注意，這個規(guī)則僅僅針對處理器）。編譯器會在讀final域操作的前面插入一個LoadLoad屏障。

初次讀對象引用與初次讀該對象包含的final域，這兩個操作之間存在間接依賴關(guān)系。由于編譯器遵守間接依賴關(guān)系，因此編譯器不會重排序這兩個操作。大多數(shù)處理器也會遵守間接依賴，大多數(shù)處理器也不會重排序這兩個操作。但有少數(shù)處理器允許對存在間接依賴關(guān)系的操作做重排序（比如alpha處理器），這個規(guī)則就是專門用來針對這種處理器。

reader()方法包含三個操作：

初次讀引用變量obj;

初次讀引用變量obj指向?qū)ο蟮钠胀ㄓ騤。

初次讀引用變量obj指向?qū)ο蟮膄inal域i。

現(xiàn)在我們假設(shè)寫線程A沒有發(fā)生任何重排序，同時程序在不遵守間接依賴的處理器上執(zhí)行，下面是一種可能的執(zhí)行時序：

在上圖中，讀對象的普通域的操作被處理器重排序到讀對象引用之前。讀普通域時，該域還沒有被寫線程A寫入，這是一個錯誤的讀取操作。而讀final域的重排序規(guī)則會把讀對象final域的操作“限定”在讀對象引用之后，此時該final域已經(jīng)被A線程初始化過了，這是一個正確的讀取操作。

讀final域的重排序規(guī)則可以確保：在讀一個對象的final域之前，一定會先讀包含這個final域的對象的引用。在這個示例程序中，如果該引用不為null，那么引用對象的final域一定已經(jīng)被A線程初始化過了。

如果final域是引用類型

上面我們看到的final域是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型，下面讓我們看看如果final域是引用類型，將會有什么效果？

請看下列示例代碼：

public class FinalReferenceExample { final int[] intArray; //final是引用類型 static FinalReferenceExample obj;public FinalReferenceExample () { //構(gòu)造函數(shù)intArray = new int[1]; //1intArray[0] = 1; //2 }public static void writerOne () { //寫線程A執(zhí)行obj = new FinalReferenceExample (); //3 }public static void writerTwo () { //寫線程B執(zhí)行obj.intArray[0] = 2; //4 }public static void reader () { //讀線程C執(zhí)行if (obj != null) { //5int temp1 = obj.intArray[0]; //6} } }

這里final域為一個引用類型，它引用一個int型的數(shù)組對象。對于引用類型，寫final域的重排序規(guī)則對編譯器和處理器增加了如下約束：

在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)對一個final引用的對象的成員域的寫入，與隨后在構(gòu)造函數(shù)外把這個被構(gòu)造對象的引用賦值給一個引用變量，這兩個操作之間不能重排序。

對上面的示例程序，我們假設(shè)首先線程A執(zhí)行writerOne()方法，執(zhí)行完后線程B執(zhí)行writerTwo()方法，執(zhí)行完后線程C執(zhí)行reader ()方法。下面是一種可能的線程執(zhí)行時序：

在上圖中，1是對final域的寫入，2是對這個final域引用的對象的成員域的寫入，3是把被構(gòu)造的對象的引用賦值給某個引用變量。這里除了前面提到的1不能和3重排序外，2和3也不能重排序。

JMM可以確保讀線程C至少能看到寫線程A在構(gòu)造函數(shù)中對final引用對象的成員域的寫入。即C至少能看到數(shù)組下標0的值為1。而寫線程B對數(shù)組元素的寫入，讀線程C可能看的到，也可能看不到。JMM不保證線程B的寫入對讀線程C可見，因為寫線程B和讀線程C之間存在數(shù)據(jù)競爭，此時的執(zhí)行結(jié)果不可預知。

如果想要確保讀線程C看到寫線程B對數(shù)組元素的寫入，寫線程B和讀線程C之間需要使用同步原語（lock或volatile）來確保內(nèi)存可見性。

為什么final引用不能從構(gòu)造函數(shù)內(nèi)“逸出”

前面我們提到過，寫final域的重排序規(guī)則可以確保：在引用變量為任意線程可見之前，該引用變量指向的對象的final域已經(jīng)在構(gòu)造函數(shù)中被正確初始化過了。其實要得到這個效果，還需要一個保證：在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部，不能讓這個被構(gòu)造對象的引用為其他線程可見，也就是對象引用不能在構(gòu)造函數(shù)中“逸出”。為了說明問題，讓我們來看下面示例代碼：

public class FinalReferenceEscapeExample { final int i; static FinalReferenceEscapeExample obj;public FinalReferenceEscapeExample () {i = 1; //1寫final域obj = this; //2 this引用在此“逸出” }public static void writer() {new FinalReferenceEscapeExample (); }public static void reader {if (obj != null) { //3int temp = obj.i; //4} } }

假設(shè)一個線程A執(zhí)行writer()方法，另一個線程B執(zhí)行reader()方法。這里的操作2使得對象還未完成構(gòu)造前就為線程B可見。即使這里的操作2是構(gòu)造函數(shù)的最后一步，且即使在程序中操作2排在操作1后面，執(zhí)行read()方法的線程仍然可能無法看到final域被初始化后的值，因為這里的操作1和操作2之間可能被重排序。實際的執(zhí)行時序可能如下圖所示：

從上圖我們可以看出：在構(gòu)造函數(shù)返回前，被構(gòu)造對象的引用不能為其他線程可見，因為此時的final域可能還沒有被初始化。在構(gòu)造函數(shù)返回后，任意線程都將保證能看到final域正確初始化之后的值。

final語義在處理器中的實現(xiàn)

現(xiàn)在我們以x86處理器為例，說明final語義在處理器中的具體實現(xiàn)。

上面我們提到，寫final域的重排序規(guī)則會要求譯編器在final域的寫之后，構(gòu)造函數(shù)return之前，插入一個StoreStore障屏。讀final域的重排序規(guī)則要求編譯器在讀final域的操作前面插入一個LoadLoad屏障。

由于x86處理器不會對寫-寫操作做重排序，所以在x86處理器中，寫final域需要的StoreStore障屏會被省略掉。同樣，由于x86處理器不會對存在間接依賴關(guān)系的操作做重排序，所以在x86處理器中，讀final域需要的LoadLoad屏障也會被省略掉。也就是說在x86處理器中，final域的讀/寫不會插入任何內(nèi)存屏障！

JSR-133為什么要增強final的語義

在舊的Java內(nèi)存模型中 ，最嚴重的一個缺陷就是線程可能看到final域的值會改變。比如，一個線程當前看到一個整形final域的值為0（還未初始化之前的默認值），過一段時間之后這個線程再去讀這個final域的值時，卻發(fā)現(xiàn)值變?yōu)榱?（被某個線程初始化之后的值）。最常見的例子就是在舊的Java內(nèi)存模型中，String的值可能會改變（參考文獻2中有一個具體的例子，感興趣的讀者可以自行參考，這里就不贅述了）。

為了修補這個漏洞，JSR-133專家組增強了final的語義。通過為final域增加寫和讀重排序規(guī)則，可以為java程序員提供初始化安全保證：只要對象是正確構(gòu)造的（被構(gòu)造對象的引用在構(gòu)造函數(shù)中沒有“逸出”），那么不需要使用同步（指lock和volatile的使用），就可以保證任意線程都能看到這個final域在構(gòu)造函數(shù)中被初始化之后的值。

參考文獻

?Java Concurrency in Practice

?JSR 133 (Java Memory Model) FAQ

?Java Concurrency in Practice

?The JSR-133 Cookbook for Compiler Writers

Intel? 64 and IA-32 ArchitecturesvSoftware Developer’s Manual Volume 3A: System Programming Guide, Part 1

關(guān)于作者

程曉明，Java軟件工程師，國家認證的系統(tǒng)分析師、信息項目管理師

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/Zyf2016/p/6337778.html

總結(jié)

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