Java Final与Effectively Final

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编译：ImportNew/覃佑桦

baeldung.com/java-effectively-final

1. 介绍

Java 8 引入的众多功能中，其中一个最有趣的功能是 effectively final。即不用 final 修饰符也能达到同样的效果。

本文将介绍该功能的起源以及编译器处理 effectively final 与 final 关键字的不同之处。此外，还会通过一个 effectively final 变量的问题案例给出解决方案。

2. Effectively Final 的起源

简而言之，如果对象或基础类型的变量在初始化后值不发生改变，则可以把它们看做 effectively final。只要不改变对象引用，即使引用的对象发生状态改变，该对象也是 effectively final。

在 Java 引入该功能之前，不能在匿名类中使用非 final 局部变量。此外，也不能在匿名类、内部类和 lambda 表达式中多次赋值。新功能的加入节省了为 effectively final 变量输入 final 关键字的工作。

匿名类是一种内部类，不能访问非 final 变量或 effectively final 变量，也无法按照 JLS 8.1.3 的规定在其封闭作用域内的变量进行修改。lambda 表达式也有类似的限制，修改变量可能会带来并发问题。

docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-8.html#jls-8.1.3

3. Final vs Effectively Final

要确认一个 final 变量是不是 effectively final，最简单的办法就是删除 final 关键字看能否编译并运行：

@FunctionalInterface
public interface FunctionalInterface {
    void testEffectivelyFinal();
    default void test() {
        int effectivelyFinalInt = 10;
        FunctionalInterface functionalInterface
            = () -> System.out.println("Value of effectively variable is : " + effectivelyFinalInt);
    }
}

重新赋值或者改变 effectively final 都会报告无效代码。

3.1 编译器处理

JLS 4.12.4 指出，从方法参数或局部变量中删除 final 修饰符且不产生编译错误，则该变量为  effectively final。在程序中为变量声明加上 final 关键字，那么该变量也会变成  effectively final。

docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-4.html#jls-4.12

与 final 变量不同，Java 编译器不会对 effectively final 变量进行额外优化。

下面这个简单的示例中声明两个 final String 变量，仅用作字符串连接：

public static void main(String[] args) {
    final String hello = "hello";
    final String world = "world";
    String test = hello + " " + world;
    System.out.println(test);
}

编译器会将上面 main 方法实际执行的代码变成下面这样：

public static void main(String[] var0) {
    String var1 = "hello world";
    System.out.println(var1);
}

去掉 final 关键字，这些变量将被视为 effectively final。但编译器不会因为它们仅用作字符串连接而对它们优化。

4. 原子操作

在 lambda 表达式和匿名类中修改变量不是一个好习惯。因为我们不知道这些变量在方法块中会如何使用，在多线程环境中修改也可能会得到意外的结果。

关于使用 lambda 表达式的最佳实践已经有了一个教程，另外还有一个教程关于修改lambda 表达式中常见的反模式。有一种替代方案可以在这种场景中修改变量，通过原子性实现线程安全。

最佳实践: baeldung.com/java-8-lambda-expressions-tips

反模式教程: baeldung.com/java-lambda-effectively-final-local-variables

java.util.concurrent.atomic 提供了像 AtomicReference 和 AtomicInteger 这样的类。可以使用原子操作修改 lambda 表达式中的变量：

public static void main(String[] args) {
    AtomicInteger effectivelyFinalInt = new AtomicInteger(10);
    FunctionalInterface functionalInterface = effectivelyFinalInt::incrementAndGet;
}

5. 总结

本文介绍了 final 变量和 effectively final 变量的区别，并且介绍了一种安全修改 lambda 函数变量的方案。

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