对Java关键字final和static的理解

ゝ一世哀愁。 2022-06-17 00:55 175阅读 0赞

# 一、final #

根据程序上下文环境，Java关键字final有“这是无法改变的”或者“终态的”含义，它可以修饰非抽象类、非抽象类成员方法和变量。你可能出于两种理解而需要阻止改变：设计或效率。

*  final类**不能被继承，没有子类，final类中的方法默认是final的**。
 *  final**方法不能被子类的方法覆盖，但可以被继承**。
 *  final成员变量表示常量，**只能被赋值一次，赋值后值不再改变**。
 *  final不能用于修饰构造方法。

注意：父类的private成员方法是不能被子类方法覆盖的，因此private类型的方法默认是final类型的。

总的来说，final用于**声明属性，方法和类，分别表示属性不可变，方法不可覆盖，类不可继承。**

## 1）final修饰类 ##

当用final **修饰一个类时，表明这个类不能被继承，因此final类的成员方法没有机会被覆盖，默认都是final的** 。那也就意味着此类在继承树中是一个叶子类，并且此类的设计已被认为很完美而不需要进行修改或扩展。对于final类中的成员，可以定义其为final，也可以不是final。而**对于方法，自然也就成了final型的**。在使用final修饰类的时候，要注意谨慎选择，除非这个类真的在以后不会用来继承或者出于安全的考虑，尽量不要将类设计为final类。

**        最常使用final修饰的类就是工具类**。Java项目中使用的工具类非常多，比如JDK自己的工具类java.lang.Math、java.util.Collections等都是我们经常用到的。工具类的方法和属性都是静态的，不需要生成实例即可访问，工具类已经设计完善，不需要再被继承。由于不希望被初始化也不希望被继承，JDK对此作了处理。我们来看一下java.lang.Math的代码：

**\[java\]**  view plain  copy

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1.  public final class Math \{   
2.      private  Math() \{ \}  
3.      public static final double E = 2.7182818284590452354;
4.      public static final double PI = 3.14159265358979323846;
5.      public static double sin(double a ) \{ 
6.          return StrictMath.sin(a);
7.      \}   
8.  \}

![save_snippets.png][]

由于**Math的构造函数设置为private了**：我就是一个工具类，我只想要其他类通过类名来访问，我不想你通过实例对象访问。这在平台型或框架型项目中已经足够了。但是如果已经告诉你不能这么做了，你还要生成一个Math实例来访问静态方法和属性（Java的反射是如此的发达，修改个构造函数的访问权限易如反掌），那我就不保证正确性了，隐藏问题随时都有可能爆发！那我们在项目开发中有没有更好的限制办法呢？有，即不仅仅设置成private访问权限，还抛异常，代码如下：

**\[java\]**  view plain  copy

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1.  public final class Math \{   
2.      private  Math() \{   
3.          throw new Error("不要实例化我！");   
4.      \}   
5.  \}

![save_snippets.png][]

以上限制通过反射的方式实例化工具类的方法是题外话。

## 2)final修饰方法 ##

使用final方法的原因有两个。第一就是**说明已经知道这个方法提供的功能已经满足要求，不需要进行扩展，并且也不允许任何从此类继承而是的子类来覆写这个方法，但是继承类仍然可以直接使用这个方法**。第二就是高效，**编译器在遇到调用final方法时候会将所有对此方法的调用转化为inline调用的机制，大大提高执行效率**。然而当方法主体非常庞大时，或在多处调用此方法时，调用代码便会迅速膨胀，可能反而会影响效率，所以要慎用final进行方法定义。只有在想明确禁止该方法在子类中被覆盖的情况下才将方法设置为final的。例如：

**\[java\]**  view plain  copy

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1.  class Test1 \{   
2.      public void f1() \{   
3.          System.out.println("f1");   
4.      \}   
5.      //无法被子类覆盖的方法   
6.      public final void f2() \{   
7.          System.out.println("f2");   
8.      \}   
9.      public void f3() \{   
10.         System.out.println("f3");   
11.     \}   
12.     private void f4() \{   
13.         System.out.println("f4");   
14.     \}   
15. \}   
16.   
17. public class Test2 extends Test1 \{     
18.     public void f1()\{       
19.         System.out.println("Test1父类方法f1被覆盖!");   
20.     \}   
21.     public static void main(String\[\] args) \{   
22.         Test2 t = new Test2();   
23.         t.f1();      
24.         t.f2(); //调用从父类继承过来的final方法   
25.         t.f3(); //调用从父类继承过来的方法   
26.         //t.f4(); //调用失败，无法从父类继承获得   
27.     \}   
28. \}

![save_snippets.png][]

注意：类的**private方法会隐式地被指定为final方法**

## 3)final修饰变量 ##

修饰变量是final用得最多的地方，对于一个final变量，如果是基本数据类型的变量，则其**数值一旦在初始化之后便不能更改；如果是引用类型的变量，则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。变量的初始化可以在两个地方，一是其定义处，二是在构造函数中，两者只能选其一**。final修饰的变量有三种：静态变量、实例变量和局部变量，分别表示三种类型的常量。final变量定义的时候，可以先声明，而不给初值，这中变量也称为final空白，无论什么情况，**编译器都确保空白final在使用之前必须被初始化**，有了这个保障，一个类中的final数据成员就可以实现依对象而有所不同，却有保持其恒定不变的特征。看下面个例子：

**\[java\]**  view plain  copy

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1.  public class Test3 \{   
2.      private final String S = "final实例变量S";   
3.      private final int A = 100;   
4.      public final int B = 90;   
5.    
6.      public static final int C = 80;   
7.      private static final int D = 70;   
8.    
9.      public final int E; //final空白,必须在初始化对象的时候赋初值   
10.   
11.     public Test3(int x) \{   
12.             E = x;   
13.     \}   
14.   
15.     private void test() \{  
16.         System.out.println(new Test3(1).A);   
17.         System.out.println(Test3.C);   
18.         System.out.println(Test3.D);   
19.     \}   
20.   
21.     public void test2() \{   
22.         final int a;     //final空白,在需要的时候才赋值   
23.         final int b = 4;    //局部常量--final用于局部变量的情形   
24.         final int c;    //final空白,一直没有给赋值.      
25.         a = 3;   
26.         //a=4;    出错,已经给赋过值了.   
27.         //b=2; 出错,已经给赋过值了.   
28.     \}  
29.   
30.     public static void main(String\[\] args) \{  
31.         Test3 t = new Test3(2);   
32.         //t.A=101;    //出错,final变量的值一旦给定就无法改变   
33.         //t.B=91; //出错,final变量的值一旦给定就无法改变   
34.         //t.C=81; //出错,final变量的值一旦给定就无法改变   
35.         //t.D=71; //出错,final变量的值一旦给定就无法改变   
36.   
37.         System.out.println(t.A);   
38.         System.out.println(t.B);   
39.         System.out.println(t.C); //不推荐用对象方式访问静态字段   
40.         System.out.println(t.D); //不推荐用对象方式访问静态字段   
41.         System.out.println(Test3.C);   
42.         System.out.println(Test3.D);   
43.         //System.out.println(Test3.E); //出错,因为E为final空白,依据不同对象值有所不同.   
44.         System.out.println(t.E);   
45.   
46.         Test3 t1 = new Test3(3);   
47.         System.out.println(t1.E); //final空白变量E依据对象的不同而不同   
48.     \}   
49. \}

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还有一种用法是**定义方法中的参数为final型**。对于**基本类型变量，这样做无实际意义，因为基本类型的变量在调用方法时是传值的**，你在方法中更改这个参数变量时，改动的是形参，实参不受影响。然而**对于对象变量，却显得很实用，因为对象变量在传递时是传递其引用的，这样你在方法中对对象变量的修改也会影响到实参对象**。当你在方法中限定不能改变作为参数的对象变量时，务必明确地使用final进行声明。

# 二、static #

static表示“全局”或者“静态”的意思，用来修饰成员变量和成员方法，也可以形成静态static代码块，但是Java语言中没有全局变量的概念。

被**static修饰的成员变量和成员方法独立于该类的任何对象**。也就是说，它不依赖类特定的实例，**被类的所有实例共享。只要这个类被加载，Java虚拟机就能根据类名在运行时数据区的方法区内定找到他们**。因此，static对象可以在它所属类的任何对象创建之前访问，无需引用任何对象。类的静态成员概括起来有3种：静态成员变量、静态方法和静态代码块。它们都具有以下一些特点：

*  在**类加载的时候，就进行创建和初始化**或执行代码；
 *  它们对于一个类来说，都只有一份；
 *  类的所有实例都可以访问到它们。

静态成员变量：它会在类加载以后进行创建和初始化操作，因为它的唯一性，通常用于对象的数据记录，例如，单例模式下的引用保存。

静态方法：它可以被对象访问，也可以直接通过类名来访问。

静态代码块，采用static修饰，用大括号“\{...\}”包围起来的代码。这些代码可以使用静态成员变量和方法，**它们也是在类加载的时候被调用**。

## 1）static变量 ##

按照是否静态的对类成员变量进行分类可分两种：一种是被static修饰的变量，叫静态变量或类变量；另一种是没有被static修饰的变量，叫实例变量。两者的区别是：**对于静态变量在内存中只有一个拷贝（节省内存），JVM只为静态分配一次内存，在加载类的过程中完成静态变量的内存分配，可用类名直接访问（方便），当然也可以通过对象来访问（但是这是不推荐的）**。对于实例变量，没创建一个实例，就会为实例变量分配一次内存，实例变量可以在内存中有多个拷贝，互不影响（灵活）。

## 2）static方法 ##

静态方法可以直接通过类名调用，任何的实例也都可以调用，因此**静态方法中不能用this和super关键字，不能直接访问所属类的实例变量和实例方法(就是不带static的成员变量和成员方法)，只能访问所属类的静态成员变量和静态成员方法**。因为实例成员与特定的对象关联！这个需要去理解，想明白其中的道理，不是记忆！！！

因为static方法独立于任何实例，因此static方法必须被实现，而不能是抽象的abstract。

## 3）static代码块 ##

static代码块也叫静态代码块，是在类中独立于类成员的static语句块，可以有多个，位置可以随便放，**它不在任何的方法体内，JVM加载类时会执行这些静态的代码块**，如果**static代码块有多个，JVM将按照它们在类中出现的先后顺序依次执行它们，每个代码块只会被执行一次**。例如：

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1.  public class StaticTest\{  
2.      private static int a;  
3.      private int b;  
4.      private static void testMethod()\{  
5.          System.out.println("private static method execute...");  
6.      \}  
7.    
8.      static\{  
9.          StaticTest.a = 100;   
10.         System.out.println("execute static codes... a = " + a);  
11.     \}  
12.   
13.     static \{   
14.         StaticTest.a = 3;   
15.         System.out.println("execute static codes... a = " + a);  
16.         StaticTest t = new StaticTest();   
17.         t.f();   
18.         t.b = 1000;   
19.         System.out.println("b = " + t.b);   
20.     \}  
21.   
22.     public void f() \{   
23.         System.out.println("hhahhahah");   
24.     \}   
25.   
26.     public static void main(String\[\] args)  
27.     \{  
28.         System.out.println(a);  
29.         StaticTest::testMethod();  
30.     \}  
31. \}

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运行结果：

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1.  execute static codes... a = 100  
2.  execute static codes... a = 3  
3.  hhahhahah  
4.  b = 1000  
5.  3  
6.  private static method execute...

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##    4）static和final一块用表示什么？ ##

static final一起修饰成员变量和成员方法时，可简单理解为“全局常量”！**对于变量，表示一旦给值就不可修改，并且通过类名可以访问，该变量被类的所有实例共享**。**对于方法，表示不可覆盖，并且可以通过类名直接访问**。特别要注意一个问题：对于被static和final修饰过的实例常量，实例本身不能再改变了，但对于一些容器类型（比如，ArrayList、HashMap）的实例变量，不可以改变容器变量本身，但可以修改容器中存放的对象，这一点在编程中用到很多。也许说了这么多，还是看个例子吧：

**\[java\]**  view plain  copy

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1.  public class TestStaticFinal \{   
2.      private static final String strStaticFinalVar = "aaa";   
3.      private static String strStaticVar = null;   
4.      private final String strFinalVar = null;   
5.      private static final int intStaticFinalVar = 0;   
6.      private static final Integer integerStaticFinalVar = new Integer(8);   
7.      private static final ArrayList<String> alStaticFinalVar = new ArrayList<String>();   
8.    
9.      private void test() \{  
10.         System.out.println("-------------值处理前----------\\r\\n");   
11.         System.out.println("strStaticFinalVar=" + strStaticFinalVar + "\\r\\n");   
12.         System.out.println("strStaticVar=" + strStaticVar + "\\r\\n");   
13.         System.out.println("strFinalVar=" + strFinalVar + "\\r\\n");   
14.         System.out.println("intStaticFinalVar=" + intStaticFinalVar + "\\r\\n");   
15.         System.out.println("integerStaticFinalVar=" + integerStaticFinalVar + "\\r\\n");   
16.         System.out.println("alStaticFinalVar=" + alStaticFinalVar + "\\r\\n");   
17.   
18.   
19.         //strStaticFinalVar="哈哈哈哈";         //错误，final表示终态,不可以改变变量本身.   
20.         strStaticVar = "哈哈哈哈";              //正确，static表示类变量,值可以改变.   
21.         //strFinalVar="呵呵呵呵";               //错误, final表示终态，在定义的时候就要初值（哪怕给个null），一旦给定后就不可再更改。   
22.         //intStaticFinalVar=2;                  //错误, final表示终态，在定义的时候就要初值（哪怕给个null），一旦给定后就不可再更改。   
23.         //integerStaticFinalVar=new Integer(8); //错误, final表示终态，在定义的时候就要初值（哪怕给个null），一旦给定后就不可再更改。   
24.         alStaticFinalVar.add("aaa");            //正确，容器变量本身没有变化，但存放内容发生了变化。这个规则是非常常用的，有很多用途。   
25.         alStaticFinalVar.add("bbb");            //正确，容器变量本身没有变化，但存放内容发生了变化。这个规则是非常常用的，有很多用途。   
26.   
27.         System.out.println("-------------值处理后----------\\r\\n");   
28.         System.out.println("strStaticFinalVar=" + strStaticFinalVar + "\\r\\n");   
29.         System.out.println("strStaticVar=" + strStaticVar + "\\r\\n");   
30.         System.out.println("strFinalVar=" + strFinalVar + "\\r\\n");   
31.         System.out.println("intStaticFinalVar=" + intStaticFinalVar + "\\r\\n");   
32.         System.out.println("integerStaticFinalVar=" + integerStaticFinalVar + "\\r\\n");   
33.         System.out.println("alStaticFinalVar=" + alStaticFinalVar + "\\r\\n");   
34.     \}   
35.   
36.     public static void main(String args\[\]) \{   
37.             new TestStaticFinal().test();   
38.     \}   
39. \}

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运行结果：

**\[plain\]**  view plain  copy

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1.  \-------------值处理前----------  
2.  strStaticFinalVar=aaa  
3.  strStaticVar=null  
4.  strFinalVar=null  
5.  intStaticFinalVar=0  
6.  integerStaticFinalVar=8  
7.  alStaticFinalVar=\[\]  
8.  \-------------值处理后----------  
9.  strStaticFinalVar=aaa  
10. strStaticVar=哈哈哈哈  
11. strFinalVar=null  
12. intStaticFinalVar=0  
13. integerStaticFinalVar=8  
14. alStaticFinalVar=\[aaa, bbb\]

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看了上面这个例子，就清楚很多了，但必须明白：通过**static final修饰的容器类型变量中所“装”的对象是可改变的。**这是和一般基本类型和类类型变量差别很大的地方。

[CODE]: https://code.csdn.net/assets/CODE_ico.png
[CODE_CODE]: https://code.csdn.net/snippets/2327458
[ico_fork.svg]: https://code.csdn.net/assets/ico_fork.svg
[ico_fork.svg 1]: https://code.csdn.net/snippets/2327458/fork
[save_snippets.png]: /images/20220617/26a825d9037d4c239ae7934b074c64fd.png