Final关键字和不变性

闻人望

2023-12-01

1.什么是不变性（Immutable）

如果对象在被创建后，状态就不能被修改，那么它就是不可变的
例子:car对象，money和name都不能再变，无论内部属性访问是否改为pubilc，外部都无法再进行修改

public class car {
    private final int money=20000;
    private final String name="宝马三系";
   }

具有不变性的对象一定是线程安全的（前提是不变性的对象中有没有可以被修改的属性），因为不可变对象中的属性只能读取，无法修改，我们不需要对其采取任何额外的安全措施，也能保证线程安全
反例:

public class car {
    private final int money=20000;
    private final String name="宝马三系";
    //不可变对象中加入可变属性，该对象就不具有线程安全
    private  int age=3;
   }

2.final的作用

早期JAVA版本的的作用

• 锁定
• 效率：早期的java版本实现中，会将final方法转为内嵌调用

现在JAVA版本中的作用

• 类防止被继承、方法防止被重写、变量防止被修改
• 天生是线程安全的，而不需要额外的同步开销

3.final3种用法

3.1修饰变量

含义:被finel修饰的变量，意味着值不能被修改.如果变量是对象，那么对象的引用不能变，但是对象自身的内容依然可以变化

public class car {

     final int money=20000;
     final String name="宝马三系";
     int age=50;
     
    public static void main(String[] args) {
        //car对象被final修饰
        final car cars=new car();
        //car中final修饰的变量值不能被修改，否则会报错（无法将值赋给 final 变量 'money'）
        cars.money=1000;
        //自身的未被final修饰的内容依然可以变化(被修改)
        cars.age=100;
    }

final修饰3种变量

final instance variable(类的final属性:成员变量，类中的非 static 修饰的属性)
finalstatic variable （类的static final 属性:静态变量，类中的被 static 修饰的属性）
final local variable （方法中的final变量:局部变量，方法中的变量）

final修饰变量:赋值时机

属性被申明为final后，该变量则只能被赋值一次，且一旦被赋值，fainal的变量就不能再被改变，无论如何也不会变
1.final instance variable(类的final属性:成员变量，类中的非 static 修饰的属性)
• 第一种是在声明变量的等号右边直接赋值

public class FinalFieldAssignment1 {
    private final int finalVar = 0;
}

• 第二种就是在构造函数中赋值

class FinalFieldAssignment2 {
    private final int finalVar;
    public FinalFieldAssignment2() {
        finalVar = 0;
    }
}

• 第三种就是在类的初始代码块中赋值(不常用)

class FinalFieldAssignment3 {
    private final int finalVar;
    {
        finalVar = 0;
    }
}

• 如果不采用第一种赋值方法,那么就必须在第2、3种方法挑一个来赋值而不能不复制，这就是finnal语法所规定的

2.final static variable （类的static final 属性:静态变量，类中的被 static 修饰的属性）
• 两个赋值时机:除了在声明变量的等号右边直接赋值外，static final变量还可以用static初始代码块赋值，但是不能用普通的初始化代码块的赋值
• 第一种同样是在声明变量的等号右边直接赋值

public class StaticFieldAssignment1 {
    private static final int a = 0;
}

• 第二种赋值时机就是它可以在一个静态的 static 初始代码块中赋值

class StaticFieldAssignment2 {
    private static final int a;
    static {
        a = 0;
    }
}

3.final local variable （方法中的final变量:局部变量，方法中的变量）

和前面的两种不同，由于这里的变量是在方法里面的,所以没有狗仔函数，也不存在初始代码块
final local variable不规定赋值时机，只要求在使用前必须赋值，这和方法中的非final变量的要求是一样的

为什么要规定赋值时机

如果初始化不赋值，后续赋值，就是从null编程你的赋值，这就违反了final不变的原则了

3.2修饰方法

• 构造方法不允许final修饰

public class Car {
    //构造方法不能被final修饰,报错此处不允许使用修饰符 'final'
    public final Car() {
    }
}

• 不可被重写，也就是不能被override

public class Car {
   //父类定义普通方法color
   public void color(){
       
   }
    //父类定义final修饰方法money
   public final void money(){
       
   }
   class Bmw extends Car{
       //子类可以重写color方法
       @Override
       public void color() {
           super.color();
       }
       //子类不可以可以重写color方法报错（'money()' 无法重写 'com.zmocc.threads.finel.Car' 中的 'money()'；重写的方法为 final）
       @Override
       public void money() {
           super.money();
       }
   }
}

3.3修饰类

不可被继承
例如典型的String类就是final的，我们从没见过哪个类是继承String类的

final注意点

final修饰对象的时候，只是对象的引用不可以变，而对象本身的属性是可以变化的
final使用原则:良好的编程习惯

5.不变性和final的关系

不变性并不意味着，简单的用final修饰就是不可变

对于基本数据类型，确实被final修饰后就具有不变性
但是对于对象类型,需要该对象保证自身被创建后，状态永远不会变才可以

满足以下条件时,对象才是不可变的

对象创建后，状态就不能修改
所有属性都是final修饰的
对象创建过程中没有发生逸出
在方法里面新建的局部变量，市局上是存储在每个线程私有的栈空间，而每个栈的占空间是不能被其他线程所访问到的，所以不会有线程安全问题，这就是著名的"栈封闭"技术，是线程封闭技术的一种情况