探究Java中的final关键字
大家好，我是本周的值班编辑 江南一点雨 ，本周将由我为大家排版并送出技术干货，大家可以在公众号后台回复“java”，获得作者 Java 知识体系/面试必看资料。
final 关键字的字面意思是最终的，不可修改的。这似乎是一个看见名字就大概知道怎么用的语法，但你是否有深究过final在各个场景中的具体用法，注意事项，以及背后涉及的Java设计思想呢？
一. final 修饰变量
基础: final 修饰基本数据类型变量和引用数据类型变量
相信大家都具备基本的常识: 被 final 修饰的变量是不能够被改变的。但是这里的"不能够被改变"对于不同的数据类型是有不同的含义的。
当 final 修饰的是一个基本数据类型数据时，这个数据的值在初始化后将不能被改变；
当 final 修饰的是一个引用类型数据时，也就是修饰一个对象时，引用在初始化后将永远指向一个内存地址，不可修改。但是该内存地址中保存的对象信息，是可以进行修改的。
上一段话可能比较抽象，希望下面的图能有助于你理解，你会发现虽说有不同的含义，但本质还是一样的。
首先是 final 修饰基本数据类型时的内存示意图：
如上图, 变量 a 在初始化后将永远指向 003 这块内存，而这块内存在初始化后将永远保存数值 100。
下面是 final 修饰引用数据类型的示意图：
在上图中，变量 p 指向了 0003 这块内存，0003 内存中保存的是对象 p 的句柄(存放对象p数据的内存地址)，这个句柄值是不能被修改的，也就是变量 p 永远指向 p 对象. 但是 p 对象的数据是可以修改的。
// 代码示例public static void main(String[] args) {final Person p = new Person(20, "炭烧生蚝");p.setAge(18); //可以修改p对象的数据System.out.println(p.getAge()); //输出18Person pp = new Person(30, "蚝生烧炭");p = pp; //这行代码会报错, 不能通过编译, 因为p经final修饰永远指向上面定义的p对象, 不能指向pp对象.}
不难看出 final 修饰变量的本质: final 修饰的变量会指向一块固定的内存，这块内存中的值不能改变。
引用类型变量所指向的对象之所以可以修改，是因为引用变量不是直接指向对象的数据，而是指向对象的引用。
所以被 final 修饰的引用类型变量将永远指向一个固定的对象，不能被修改；对象的数据值可以被修改。
进阶：被 final 修饰的常量在编译阶段会被放入常量池中
final 是用于定义常量的，定义常量的好处是：不需要重复地创建相同的变量。
而常量池是 Java 的一项重要技术，由 final 修饰的变量会在编译阶段放入到调用类的常量池中。
请看下面这段演示代码，这个示例是专门为了演示而设计的，希望能方便大家理解这个知识点。
public static void main(String[] args) {int n1 = 2019; //普通变量final int n2 = 2019; //final修饰的变量String s = "20190522";String s1 = n1 + "0522"; //拼接字符串"20190512"String s2 = n2 + "0522";System.out.println(s == s1); //falseSystem.out.println(s == s2); //true}
温馨提示：整数 -127 - 128 是默认加载到常量池里的，也就是说如果涉及到 -127 - 128 的整数操作，默认在编译期就能确定整数的。所以这里我故意选用数字2019 (大于128)，避免数字默认就存在常量池中。
上面的代码运作过程是这样的:
首先根据 final 修饰的常量会在编译期放到常量池的原则，n2会在编译期间放到常量池中。
然后 s 变量所对应的"20190522"字符串会放入到字符串常量池中，并对外提供一个引用返回给 s 变量。（下一篇文章会介绍字符串常量池）
这时候拼接字符串 s1，由于 n1 对应的数据没有放入常量池中，所以 s1 暂时无法拼接，需要等程序加载运行时才能确定 s1 对应的值。
但在拼接 s2 的时候，由于 n2 已经存在于常量池，所以可以直接与"0522"拼接，拼接出的结果是"20190522"
这时系统会查看字符串常量池，发现已经存在字符串20190522，所以直接返回20190522的引用。
所以 s2 和 s 指向的是同一个引用，这个引用指向的是字符串常量池中的20190522。
而 n1 会在程序执行时，才有具体的指向。
当拼接 s1 的时候，会创建一个新的 String 类型对象，也就是说字符串常量池中的 20190522 会对外提供一个新的引用。
所以当 s1 与 s 用 "==" 判断时, 由于对应的引用不同, 会返回 false。而 s2 和 s 指向同一个引用，返回true。
这个例子额外说明的是：由于被 final 修饰的常量会在编译期进入常量池，如果有涉及到该常量的操作，很有可能在编译期就已经完成。
探索: 为什么局部/匿名内部类在使用外部局部变量时，只能使用被 final 修饰的变量?
提示: 在JDK1.8以后，通过内部类访问外部局部变量时，无需显式把外部局部变量声明为final。不是说不需要声明为final了，而是这件事情系统在编译期间帮我们做了。 但是我们还是有必要了解为什么要用 final 修饰外部局部变量。
public class Outter {public static void main(String[] args) {final int a = 10;new Thread(){@Overridepublic void run() {System.out.println(a);}}.start();}}
在上面这段代码, 如果没有给外部局部变量 a 加上 final 关键字，是无法通过编译的。可以试着想想：当 main 方法已经执行完后，main 方法的栈帧将会弹出，如果此时 Thread 对象的生命周期还没有结束，还没有执行打印语句的话，将无法访问到外部的 a 变量。
那么为什么加上 final 关键字就能正常编译呢?
我们通过查看反编译代码看看内部类是怎样调用外部成员变量的。
我们可以先通过 javac 编译得到 .class文件(用IDE编译也可以)，然后在命令行输入 javap-c.class文件的绝对路径，就能查看 .class 文件的反编译代码。
以上的 Outter 类经过编译产生两个 .class 文件，分别是 Outter.class和Outter$1.class
也就是说内部类会单独编译成一个.class文件。
下面给出 Outter$1.class的反编译代码。
Compiled from "Outter.java"final class forTest.Outter$1 extends java.lang.Thread {forTest.Outter$1();Code:0: aload_01: invokespecial #1 // Method java/lang/Thread."<init>":()V4: returnpublic void run();Code:0: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;3: bipush 105: invokevirtual #3 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V8: return}
定位到 run()方法反编译代码中的第3行:
3:bipush10
我们看到 a 的值在内部类的 run()方法执行过程中是以压栈的形式存储到本地变量表中的，
也就是说在内部类打印变量 a 的值时，这个变量 a 不是外部的局部变量 a，因为如果是外部局部变量的话，应该会使用 load指令加载变量的值。
也就是说系统以拷贝的形式把外部局部变量 a 复制了一个副本到内部类中，内部类有一个变量指向外部变量a所指向的值。
但研究到这里好像和 final 的关系还不是很大，不加 final 似乎也可以拷贝一份变量副本，只不过不能在编译期知道变量的值罢了。这时该思考一个新问题了：
现在我们知道内部类的变量 a 和外部局部变量 a 是两个完全不同的变量，
那么如果在执行 run() 方法的过程中, 内部类中修改了 a 变量所指向的值，就会产生数据不一致问题。
正因为我们的原意是内部类和外部类访问的是同一个a变量，所以当在内部类中使用外部局部变量的时候应该用 final 修饰局部变量，这样局部变量a的值就永远不会改变，也避免了数据不一致问题的发生。
二. final修饰方法
使用 final 修饰方法有两个作用，首要作用是锁定方法，不让任何继承类对其进行修改。
另外一个作用是在编译器对方法进行内联，提升效率。 但是现在已经很少这么使用了，近代的Java版本已经把这部分的优化处理得很好了。
但是为了满足求知欲还是了解一下什么是方法内敛：
方法内敛: 当调用一个方法时，系统需要进行保存现场信息，建立栈帧，恢复线程等操作，这些操作都是相对比较耗时的。
如果使用 final 修饰一个了一个方法 a，在其他调用方法 a 的类进行编译时，方法 a 的代码会直接嵌入到调用 a 的代码块中。
//原代码public static void test(){String s1 = "包夹方法a";a();String s2 = "包夹方法a";}public static final void a(){System.out.println("我是方法a中的代码");System.out.println("我是方法a中的代码");}//经过编译后public static void test(){String s1 = "包夹方法a";System.out.println("我是方法a中的代码");System.out.println("我是方法a中的代码");String s2 = "包夹方法a";}
在方法非常庞大的时候，这样的内嵌手段是几乎看不到任何性能上的提升的，在最近的 Java 版本中，不需要使用 final 方法进行这些优化了。---《Java编程思想》
三. final 修饰类
使用 final 修饰类的目的简单明确：表明这个类不能被继承。
当程序中有永远不会被继承的类时，可以使用 final 关键字修饰。
被 final 修饰的类所有成员方法都将被隐式修饰为 final 方法。
精彩回顾：
手把手教你用 Docker 部署网站[Docker 系列-8]
强烈推荐：
《Java 极客技术》知识星球限时优惠，现在加入只需 50 元，仅限前 1000 名，机不可失时不再来。长按识别下面的二维码即可加入，趁早行动吧！
隆重介绍：
Java 极客技术公众号，是由一群热爱 Java 开发的技术人组建成立，专注分享原创、高质量的 Java 文章。如果您觉得我们的文章还不错，请帮忙赞赏、在看、转发支持，鼓励我们分享出更好的文章。