Java中final實(shí)現(xiàn)原理是什么

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Java中final實(shí)現(xiàn)原理是什么，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

final在Java中是一個(gè)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(gè)引用了，編譯器會(huì)檢查代碼，如果你試圖將變量再次初始化的話，編譯器會(huì)報(bào)編譯錯(cuò)誤。

一、final變量

final成員變量表示常量，只能被賦值一次，賦值后值不再改變（final要求地址值不能改變）

當(dāng)final修飾一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型時(shí)，表示該基本數(shù)據(jù)類型的值一旦在初始化后便不能發(fā)生變化；如果final修飾一個(gè)引用類型時(shí)，則在對(duì)其初始化之后便不能再讓其指向其他對(duì)象了，但該引用所指向的對(duì)象的內(nèi)容是可以發(fā)生變化的。本質(zhì)上是一回事，因?yàn)橐玫闹凳且粋€(gè)地址，final要求值，即地址的值不發(fā)生變化。

final修飾一個(gè)成員變量（屬性），必須要顯示初始化。這里有兩種初始化方式，一種是在變量聲明的時(shí)候初始化；第二種方法是在聲明變量的時(shí)候不賦初值，但是要在這個(gè)變量所在的類的所有的構(gòu)造函數(shù)中對(duì)這個(gè)變量賦初值。

二、final方法

使用final方法的原因有兩個(gè)。

第一個(gè)原因是把方法鎖定，以防任何繼承類修改它的含義，不能被重寫；

第二個(gè)原因是效率，final方法比非final方法要快，因?yàn)樵诰幾g的時(shí)候已經(jīng)靜態(tài)綁定了，不需要在運(yùn)行時(shí)再動(dòng)態(tài)綁定。

（注：類的private方法會(huì)隱式地被指定為final方法）

三、final類

當(dāng)用final修飾一個(gè)類時(shí)，表明這個(gè)類不能被繼承。

final類中的成員變量可以根據(jù)需要設(shè)為final，但是要注意final類中的所有成員方法都會(huì)被隱式地指定為final方法。

在使用final修飾類的時(shí)候，要注意謹(jǐn)慎選擇，除非這個(gè)類真的在以后不會(huì)用來繼承或者出于安全的考慮，盡量不要將類設(shè)計(jì)為final類。

四、final使用總結(jié)

final關(guān)鍵字的好處：

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

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

（3）使用final關(guān)鍵字，JVM會(huì)對(duì)方法、變量及類進(jìn)行優(yōu)化。

關(guān)于final的重要知識(shí)點(diǎn)

1、final關(guān)鍵字可以用于成員變量、本地變量、方法以及類。

2、final成員變量必須在聲明的時(shí)候初始化或者在構(gòu)造器中初始化，否則就會(huì)報(bào)編譯錯(cuò)誤。

3、你不能夠?qū)inal變量再次賦值。

4、本地變量必須在聲明時(shí)賦值。

5、在匿名類中所有變量都必須是final變量。

6、final方法不能被重寫。

7、final類不能被繼承。

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

9、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。

10、接口中聲明的所有變量本身是final的。

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

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

13、沒有在聲明時(shí)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(huì)報(bào)錯(cuò)“final變量(變量名)需要進(jìn)行初始化”。

14、將類、方法、變量聲明為final能夠提高性能，這樣JVM就有機(jī)會(huì)進(jìn)行估計(jì)，然后優(yōu)化。

15、按照J(rèn)ava代碼慣例，final變量就是常量，而且通常常量名要大寫。

16、對(duì)于集合對(duì)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。

五、final原理

最好先理解java內(nèi)存模型 Java并發(fā)（二）：Java內(nèi)存模型

對(duì)于final域，編譯器和處理器要遵守兩個(gè)重排序規(guī)則：

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

（先寫入final變量，后調(diào)用該對(duì)象引用）

原因：編譯器會(huì)在final域的寫之后，插入一個(gè)StoreStore屏障

2.初次讀一個(gè)包含final域的對(duì)象的引用，與隨后初次讀這個(gè)final域，這兩個(gè)操作之間不能重排序。

（先讀對(duì)象的引用，后讀final變量）

編譯器會(huì)在讀final域操作的前面插入一個(gè)LoadLoad屏障

示例1：

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(duì)象引用
        int a = object.i; // 讀普通域         a=1或者a=0或者直接報(bào)錯(cuò)i沒有初始化
        int b = object.j; // 讀 final域      b=2
    }
}

第一種情況：寫普通域的操作被編譯器重排序到了構(gòu)造函數(shù)之外

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(duì)象引用為任意線程可見之前，對(duì)象的 final 域已經(jīng)被正確初始化過了，而普通域不具有這個(gè)保障。

第二種情況：讀對(duì)象的普通域的操作被處理器重排序到讀對(duì)象引用之前

而讀 final 域的重排序規(guī)則會(huì)把讀對(duì)象 final 域的操作“限定”在讀對(duì)象引用之后，此時(shí)該 final 域已經(jīng)被 A 線程初始化過了，這是一個(gè)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(gè)對(duì)象的 final 域之前，一定會(huì)先讀包含這個(gè) final 域的對(duì)象的引用。

示例2：如果 final 域是引用類型

對(duì)于引用類型，寫 final 域的重排序規(guī)則對(duì)編譯器和處理器增加了如下約束：

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

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]; // 1
        intArray[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) { // 5
            int temp1 = obj.intArray[0]; // 6  temp1=1或者temp1=2，不可能等于0
        }
    }
}

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。

在上圖中，1 是對(duì) final 域的寫入，2 是對(duì)這個(gè) final 域引用的對(duì)象的成員域的寫入，3 是把被構(gòu)造的對(duì)象的引用賦值給某個(gè)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(duì) final 引用對(duì)象的成員域的寫入。即 C 至少能看到數(shù)組下標(biāo) 0 的值為 1。而寫線程 B 對(duì)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(duì)讀線程 C 可見，因?yàn)閷懢€程 B 和讀線程 C 之間存在數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)，此時(shí)的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。

關(guān)于Java中final實(shí)現(xiàn)原理是什么就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。