final 在java 中有什么作用？-Java面试题-PHP中文网

java 中的 final 关键字用于确保变量、方法和类的“最终性”，提供不可变性或不可继承性。1. 用于变量时，其值（基本类型）或引用（对象类型）一旦赋值便不可更改，但对象内部状态仍可变；2. 用于方法时，防止子类重写以固化行为，保障核心逻辑安全；3. 用于类时，禁止继承以实现不可变性或提升安全性；4. final 与 finally、finalize 不同：finally 用于异常处理后资源清理，finalize 是废弃的垃圾回收回调方法，三者功能和用途截然不同。

final 在java 中有什么作用？

在 Java 的世界里，final 关键字就像一个承诺，一旦做出，便不可更改。它是一个非访问修饰符，主要用来声明变量、方法和类，其核心作用就是确保“最终性”——让被修饰的实体变得不可变、不可覆盖或不可继承。简单来说，它赋予了代码一种确定性，使得某些设计意图得以固化，从而提升程序的健壮性、可预测性和安全性。

解决方案

final 关键字在 Java 中有着明确且重要的用途，它能够应用于变量、方法和类，每种应用场景都赋予了被修饰元素特定的“不变性”或“终结性”。

应用于变量时，final 变量一旦被赋值，其值就不能再被改变。对于基本数据类型，这意味着变量存储的数值本身是常量。而对于对象引用类型，final 确保的是这个引用本身不能再指向其他对象，但被引用的对象内部的状态（如果对象是可变的）仍然是可以改变的。这种特性常用于定义常量，或在多线程环境中确保某个引用不会被意外修改。

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应用于方法时，final 方法意味着该方法不能被任何子类重写（override）。这在设计框架或库时非常有用，可以确保某些核心逻辑或安全敏感操作的行为是固定的，不被子类随意篡改。它也常用于确保父类定义的特定行为在整个继承体系中保持一致性。

应用于类时，final 类表示该类不能被任何其他类继承。这通常用于创建不可变类（如 String 类），或者出于安全考虑，防止子类修改或扩展其行为。当一个类被声明为 final 后，它的设计就被认为是完整的，不需要也不允许再进行扩展。

`final` 变量：是值不可变还是引用不可变？

这确实是初学者常会感到困惑的一个点，也是 final 变量最需要细致理解的地方。说白了，final 变量的“不可变”是针对其直接存储的内容而言的。

对于基本数据类型（如 int, double, boolean 等），final 关键字直接作用于变量所存储的那个值。一旦赋值，这个值就固定了，你不能再给它赋新值。

final int MAX_ATTEMPTS = 3;
// MAX_ATTEMPTS = 4; // 编译错误：无法为最终变量 MAX_ATTEMPTS 分配值

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而对于对象引用类型，final 关键字修饰的是引用本身。这意味着这个引用一旦指向了某个对象，它就不能再指向其他任何对象了。但是，被这个 final 引用所指向的对象内部的状态，如果这个对象本身是可变的（mutable），那么它的状态仍然是可以改变的。

final StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(" World"); // 这是允许的，改变的是 StringBuilder 对象内部的状态
System.out.println(sb.toString()); // 输出：Hello World

// sb = new StringBuilder("New"); // 编译错误：无法为最终变量 sb 分配值，因为引用不能改变

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所以，关键在于区分“引用不可变”和“被引用对象不可变”。如果你想要一个真正不可变的对象，你需要确保它的类本身就是不可变的（比如 String 类，它的内部状态一旦创建就不能改变），或者在设计自己的类时，让所有字段都是 final 并且它们引用的对象也都是不可变的。这其实是个挺有意思的设计哲学，在并发编程中尤其重要，因为不可变对象天生就是线程安全的。

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为什么有些方法或类要声明为 `final`？

声明方法或类为 final，通常是出于设计意图、安全性或性能（虽然性能提升在现代JVM中已不那么显著）的考虑。

对于 final 方法：

防止重写，固化行为： 这是最直接的目的。当一个方法被声明为 final 时，就明确告诉子类：“这个方法的行为是确定的，不要试图改变它。”这对于框架或库的开发者来说非常关键，可以确保其核心算法或业务逻辑不被使用者意外或恶意地修改，从而维护系统的完整性和稳定性。例如，在某些安全敏感的操作中，你绝对不希望它的行为被子类篡改。
设计意图的明确表达： 它是一种设计上的“完成”信号。表示这个方法的功能已经完善，不需要也不应该被扩展或修改。
微小的性能优化： JVM 在运行时可能会对 final 方法进行内联优化，因为编译器知道这个方法不会被重写，调用路径是确定的。但这在现代 JVM 中，智能优化器通常能够识别出哪些非 final 方法实际上也没有被重写，所以性能增益通常不是声明 final 的主要驱动力。

对于 final 类：

实现不可变性： 这是 final 类最常见的用途之一。如果一个类是 final 的，并且它的所有字段都是 final 的，同时确保这些字段引用的对象也是不可变的（或进行防御性拷贝），那么这个类的实例就是完全不可变的。String 类就是最典型的例子。不可变对象在多线程环境中非常安全，因为它们的状态不会改变，消除了竞态条件。
安全性考量： 阻止继承可以防止恶意子类通过重写方法来破坏父类的核心功能或安全机制。例如，java.lang.System 类就是 final 的，你无法继承它并修改其行为。
API 的稳定性： 当一个类被声明为 final 时，意味着它的设计已经成熟和稳定，不打算再被继承扩展。这有助于维护 API 的稳定性和清晰性，避免未来因继承而产生的兼容性问题。
性能（同样微小）： 类似于 final 方法，JVM 对 final 类也有一些优化空间，因为它知道不会有子类，可以简化某些方法调用的解析。

`final` 与 `finally`、`finalize` 有什么区别？

这三个词在 Java 中虽然拼写相似，但它们的作用、归属和设计意图完全不同，是初学者常常混淆的另一个“陷阱”。

final：
- 作用： 是一个修饰符，用于声明变量、方法和类，表示“最终的”、“不可变的”或“不可继承的”。
- 目的： 确保代码的确定性、安全性、不变性或设计上的终结。
- 例子： final int x = 10;, public final void myMethod() {}, public final class MyClass {}
finally：
- 作用： 是 try-catch 语句块中的一个伴随关键字，用于定义一个代码块。
- 目的： 无论 try 块中是否发生异常，finally 块中的代码都保证会执行。它通常用于释放资源，比如关闭文件流、数据库连接等，确保在任何情况下资源都能被正确清理。
- 例子：
```
try {
    // 可能会抛出异常的代码
    int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("捕获到异常：" + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("finally 块执行，无论是否发生异常。");
    // 资源清理代码
}
```
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finalize：
- 作用： 是 java.lang.Object 类中定义的一个方法（protected void finalize() throws Throwable）。
- 目的： 它是一个回调方法，由 Java 垃圾回收器（Garbage Collector, GC）在对象被回收之前尝试性地调用。理论上，它用于执行对象销毁前的最后清理工作。
- 重要提示： finalize() 方法在现代 Java 中已被强烈不推荐使用，甚至在 Java 9 中被标记为废弃（deprecated for removal），并在后续版本中可能被移除。 它的执行时机不确定、无法保证，可能导致性能问题、死锁、资源泄露等一系列难以调试的复杂问题。
- 替代方案： 现代 Java 推荐使用 try-with-resources 语句（针对实现了 AutoCloseable 接口的资源）或显式地在代码中管理资源的生命周期（如在构造函数中获取资源，在 finally 块中释放）。
- 例子（仅为说明，不推荐使用）：
```
class MyResource {
    // ... 资源相关代码
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        try {
            System.out.println("MyResource 对象正在被回收，执行 finalize。");
            // 清理资源，如关闭文件句柄
        } finally {
            super.finalize(); // 总是调用父类的 finalize
        }
    }
}
```
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  请务必记住，不要在生产代码中依赖 finalize 方法进行资源清理。

这三者虽然名字相似，但功能上是完全独立的，分别服务于 Java 语言中不同的设计目标：final 关乎“不变性”和“终结性”，finally 关乎“资源管理”和“异常处理流程”，而 finalize 则是一个被废弃的“垃圾回收回调”。理解它们的区别，是掌握 Java 语言深层机制的关键一步。

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