JAVA面试题解惑系列（四）——final、finally和finalize的区别

╰半橙微兮° 2022-08-23 12:51 152阅读 0赞

### [JAVA面试题解惑系列（四）——final、finally和finalize的区别][JAVA_final_finally_finalize] ###

**关键字: java 面试题 final finally finalize**

作者：臧圩人（zangweiren）  
网址：http://zangweiren.javaeye.com  
  
>>> **转载请注明出处！**<<<  
  
final、finally和finalize的区别是什么？  
  
这是一道再经典不过的面试题了，我们在各个公司的面试题中几乎都能看到它的身影。final、finally和finalize虽然长得像孪生三兄弟一样，但是它们的含义和用法却是大相径庭。这一次我们就一起来回顾一下这方面的知识。  
  
***final关键字***  
  
我们首先来说说final。它可以用于以下四个地方：

1.  定义变量，包括静态的和非静态的。
2.  定义方法的参数。
3.  定义方法。
4.  定义类。

我们依次来回顾一下每种情况下final的作用。首先来看第一种情况，如果final修饰的是一个基本类型，就表示这个变量被赋予的值是不可变 的，即它是个常量；如果final修饰的是一个对象，就表示这个变量被赋予的引用是不可变的，这里需要提醒大家注意的是，不可改变的只是这个变量所保存的 引用，并不是这个引用所指向的对象。在第二种情况下，final的含义与第一种情况相同。实际上对于前两种情况，有一种更贴切的表述final的含义的描 述，那就是，如果一个变量或方法参数被final修饰，就表示它只能被赋值一次，但是JAVA虚拟机为变量设定的默认值不记作一次赋值。  
  
被final修饰的变量必须被初始化。初始化的方式有以下几种：

1.  在定义的时候初始化。
2.  final变量可以在初始化块中初始化，不可以在静态初始化块中初始化。
3.  静态final变量可以在静态初始化块中初始化，不可以在初始化块中初始化。
4.  final变量还可以在类的构造器中初始化，但是静态final变量不可以。

通过下面的代码可以验证以上的观点：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  public class FinalTest \{  
2.      // 在定义时初始化  
3.      public final int A = 10;  
4.    
5.      public final int B;  
6.      // 在初始化块中初始化  
7.      \{  
8.          B = 20;  
9.      \}  
10.   
11.     // 非静态final变量不能在静态初始化块中初始化  
12.     // public final int C;  
13.     // static \{   
14.     // C = 30;  
15.     // \}  
16.   
17.     // 静态常量，在定义时初始化  
18.     public static final int STATIC\_D = 40;  
19.   
20.     public static final int STATIC\_E;  
21.     // 静态常量，在静态初始化块中初始化  
22.     static \{  
23.         STATIC\_E = 50;  
24.     \}  
25.   
26.     // 静态变量不能在初始化块中初始化  
27.     // public static final int STATIC\_F;  
28.     // \{   
29.     // STATIC\_F = 60;  
30.     // \}  
31.   
32.     public final int G;  
33.   
34.     // 静态final变量不可以在构造器中初始化  
35.     // public static final int STATIC\_H;  
36.   
37.     // 在构造器中初始化  
38.     public FinalTest() \{  
39.         G = 70;  
40.         // 静态final变量不可以在构造器中初始化  
41.         // STATIC\_H = 80;  
42.   
43.         // 给final的变量第二次赋值时，编译会报错  
44.         // A = 99;  
45.         // STATIC\_D = 99;  
46.     \}  
47.   
48.     // final变量未被初始化，编译时就会报错  
49.     // public final int I;  
50.   
51.     // 静态final变量未被初始化，编译时就会报错  
52.     // public static final int STATIC\_J;  
53. \}

public class FinalTest {
    	// 在定义时初始化
    	public final int A = 10;
    
    	public final int B;
    	// 在初始化块中初始化
    	{
    		B = 20;
    	}
    
    	// 非静态final变量不能在静态初始化块中初始化
    	// public final int C;
    	// static {
    	// C = 30;
    	// }
    
    	// 静态常量，在定义时初始化
    	public static final int STATIC_D = 40;
    
    	public static final int STATIC_E;
    	// 静态常量，在静态初始化块中初始化
    	static {
    		STATIC_E = 50;
    	}
    
    	// 静态变量不能在初始化块中初始化
    	// public static final int STATIC_F;
    	// {
    	// STATIC_F = 60;
    	// }
    
    	public final int G;
    
    	// 静态final变量不可以在构造器中初始化
    	// public static final int STATIC_H;
    
    	// 在构造器中初始化
    	public FinalTest() {
    		G = 70;
    		// 静态final变量不可以在构造器中初始化
    		// STATIC_H = 80;
    
    		// 给final的变量第二次赋值时，编译会报错
    		// A = 99;
    		// STATIC_D = 99;
    	}
    
    	// final变量未被初始化，编译时就会报错
    	// public final int I;
    
    	// 静态final变量未被初始化，编译时就会报错
    	// public static final int STATIC_J;
    }

我们运行上面的代码之后出了可以发现final变量（常量）和静态final变量（静态常量）未被初始化时，编译会报错。  
  
用final修饰的变量（常量）比非final的变量（普通变量）拥有更高的效率，因此我们在实际编程中应该尽可能多的用常量来代替普通变量，这也是一个很好的编程习惯。  
  
当final用来定义一个方法时，会有什么效果呢？正如大家所知，它表示这个方法不可以被子类重写，但是它这不影响它被子类继承。我们写段代码来验证一下：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  class ParentClass \{  
2.      public final void TestFinal() \{  
3.          System.out.println("父类--这是一个final方法");  
4.      \}  
5.  \}  
6.    
7.  public class SubClass extends ParentClass \{  
8.      /\*\* 
9.       \* 子类无法重写（override）父类的final方法，否则编译时会报错 
10.      \*/  
11.     // public void TestFinal() \{   
12.     // System.out.println("子类--重写final方法");  
13.     // \}  
14.       
15.     public static void main(String\[\] args) \{  
16.         SubClass sc = new SubClass();  
17.         sc.TestFinal();  
18.     \}  
19. \}

class ParentClass {
    	public final void TestFinal() {
    		System.out.println("父类--这是一个final方法");
    	}
    }
    
    public class SubClass extends ParentClass {
    	/**
    	 * 子类无法重写（override）父类的final方法，否则编译时会报错
    	 */
    	// public void TestFinal() {
    	// System.out.println("子类--重写final方法");
    	// }
    	
    	public static void main(String[] args) {
    		SubClass sc = new SubClass();
    		sc.TestFinal();
    	}
    }

这里需要特殊说明的是，具有private访问权限的方法也可以增加final修饰，但是由于子类无法继承private方法，因此也无法重写 它。编译器在处理private方法时，是按照final方法来对待的，这样可以提高该方法被调用时的效率。不过子类仍然可以定义同父类中的 private方法具有同样结构的方法，但是这并不会产生重写的效果，而且它们之间也不存在必然联系。  
  
最后我们再来回顾一下final用于类的情况。这个大家应该也很熟悉了，因为我们最常用的String类就是final的。由于final类不允 许被继承，编译器在处理时把它的所有方法都当作final的，因此final类比普通类拥有更高的效率。而由关键字abstract定义的抽象类含有必须 由继承自它的子类重载实现的抽象方法，因此无法同时用final和abstract来修饰同一个类。同样的道理，final也不能用来修饰接口。 final的类的所有方法都不能被重写，但这并不表示final的类的属性（变量）值也是不可改变的，要想做到final类的属性值不可改变，必须给它增 加final修饰，请看下面的例子：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  public final class FinalTest \{  
2.    
3.      int i = 10;  
4.    
5.      public static void main(String\[\] args) \{  
6.          FinalTest ft = new FinalTest();  
7.          ft.i = 99;  
8.          System.out.println(ft.i);  
9.      \}  
10. \}

public final class FinalTest {
    
    	int i = 10;
    
    	public static void main(String[] args) {
    		FinalTest ft = new FinalTest();
    		ft.i = 99;
    		System.out.println(ft.i);
    	}
    }

运行上面的代码试试看，结果是99，而不是初始化时的10。  
  
***finally语句***  
  
接下来我们一起回顾一下finally的用法。这个就比较简单了，它只能用在try/catch语句中，并且附带着一个语句块，表示这段语句最终总是被执行。请看下面的代码：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  public final class FinallyTest \{  
2.      public static void main(String\[\] args) \{  
3.          try \{  
4.              throw new NullPointerException();  
5.          \} catch (NullPointerException e) \{  
6.              System.out.println("程序抛出了异常");  
7.          \} finally \{  
8.              System.out.println("执行了finally语句块");  
9.          \}  
10.     \}  
11. \}

public final class FinallyTest {
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			throw new NullPointerException();
    		} catch (NullPointerException e) {
    			System.out.println("程序抛出了异常");
    		} finally {
    			System.out.println("执行了finally语句块");
    		}
    	}
    }

运行结果说明了finally的作用：

1.  程序抛出了异常
2.  执行了finally语句块

请大家注意，捕获程序抛出的异常之后，既不加处理，也不继续向上抛出异常，并不是良好的编程习惯，它掩盖了程序执行中发生的错误，这里只是方便演示，请不要学习。  
  
那么，有没有一种情况使finally语句块得不到执行呢？大家可能想到了return、continue、break这三个可以打乱代码顺序执行语句的规律。那我们就来试试看，这三个语句是否能影响finally语句块的执行：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  public final class FinallyTest \{  
2.    
3.      // 测试return语句  
4.      public ReturnClass testReturn() \{  
5.          try \{  
6.              return new ReturnClass();  
7.          \} catch (Exception e) \{  
8.              e.printStackTrace();  
9.          \} finally \{  
10.             System.out.println("执行了finally语句");  
11.         \}  
12.         return null;  
13.     \}  
14.   
15.     // 测试continue语句  
16.     public void testContinue() \{  
17.         for (int i = 0; i < 3; i++) \{  
18.             try \{  
19.                 System.out.println(i);  
20.                 if (i == 1) \{  
21.                     continue;  
22.                 \}  
23.             \} catch (Exception e) \{  
24.                 e.printStackTrace();  
25.             \} finally \{  
26.                 System.out.println("执行了finally语句");  
27.             \}  
28.         \}  
29.     \}  
30.   
31.     // 测试break语句  
32.     public void testBreak() \{  
33.         for (int i = 0; i < 3; i++) \{  
34.             try \{  
35.                 System.out.println(i);  
36.                 if (i == 1) \{  
37.                     break;  
38.                 \}  
39.             \} catch (Exception e) \{  
40.                 e.printStackTrace();  
41.             \} finally \{  
42.                 System.out.println("执行了finally语句");  
43.             \}  
44.         \}  
45.     \}  
46.   
47.     public static void main(String\[\] args) \{  
48.         FinallyTest ft = new FinallyTest();  
49.         // 测试return语句  
50.         ft.testReturn();  
51.         System.out.println();  
52.         // 测试continue语句  
53.         ft.testContinue();  
54.         System.out.println();  
55.         // 测试break语句  
56.         ft.testBreak();  
57.     \}  
58. \}  
59.   
60. class ReturnClass \{  
61.     public ReturnClass() \{  
62.         System.out.println("执行了return语句");  
63.     \}  
64. \}

public final class FinallyTest {
    
    	// 测试return语句
    	public ReturnClass testReturn() {
    		try {
    			return new ReturnClass();
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		} finally {
    			System.out.println("执行了finally语句");
    		}
    		return null;
    	}
    
    	// 测试continue语句
    	public void testContinue() {
    		for (int i = 0; i < 3; i++) {
    			try {
    				System.out.println(i);
    				if (i == 1) {
    					continue;
    				}
    			} catch (Exception e) {
    				e.printStackTrace();
    			} finally {
    				System.out.println("执行了finally语句");
    			}
    		}
    	}
    
    	// 测试break语句
    	public void testBreak() {
    		for (int i = 0; i < 3; i++) {
    			try {
    				System.out.println(i);
    				if (i == 1) {
    					break;
    				}
    			} catch (Exception e) {
    				e.printStackTrace();
    			} finally {
    				System.out.println("执行了finally语句");
    			}
    		}
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		FinallyTest ft = new FinallyTest();
    		// 测试return语句
    		ft.testReturn();
    		System.out.println();
    		// 测试continue语句
    		ft.testContinue();
    		System.out.println();
    		// 测试break语句
    		ft.testBreak();
    	}
    }
    
    class ReturnClass {
    	public ReturnClass() {
    		System.out.println("执行了return语句");
    	}
    }

上面这段代码的运行结果如下：

1.  执行了return语句
2.  执行了finally语句
3.    
    
4.  0
5.  执行了finally语句
6.  1
7.  执行了finally语句
8.  2
9.  执行了finally语句
10.   
    
11. 0
12. 执行了finally语句
13. 1
14. 执行了finally语句

很明显，return、continue和break都没能阻止finally语句块的执行。从输出的结果来看，return语句似乎在 finally语句块之前执行了，事实真的如此吗？我们来想想看，return语句的作用是什么呢？是退出当前的方法，并将值或对象返回。如果 finally语句块是在return语句之后执行的，那么return语句被执行后就已经退出当前方法了，finally语句块又如何能被执行呢？因 此，正确的执行顺序应该是这样的：编译器在编译return new ReturnClass();时，将它分成了两个步骤，new ReturnClass()和return，前一个创建对象的语句是在finally语句块之前被执行的，而后一个return语句是在finally语 句块之后执行的，也就是说finally语句块是在程序退出方法之前被执行的。同样，finally语句块是在循环被跳过（continue）和中断 （break）之前被执行的。  
  
***finalize方法***  
  
最后，我们再来看看finalize，它是一个方法，属于java.lang.Object类，它的定义如下：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  protected void finalize() throws Throwable \{ \}

protected void finalize() throws Throwable { }

众所周知，finalize()方法是GC（garbage collector）运行机制的一部分，关于GC的知识我们将在后续的章节中来回顾。  
  
在此我们只说说finalize()方法的作用是什么呢？  
  
finalize()方法是在GC清理它所从属的对象时被调用的，如果执行它的过程中抛出了无法捕获的异常（uncaught exception），GC将终止对改对象的清理，并且该异常会被忽略；直到下一次GC开始清理这个对象时，它的finalize()会被再次调用。  
  
请看下面的示例：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  public final class FinallyTest \{  
2.      // 重写finalize()方法  
3.      protected void finalize() throws Throwable \{  
4.          System.out.println("执行了finalize()方法");  
5.      \}  
6.    
7.      public static void main(String\[\] args) \{  
8.          FinallyTest ft = new FinallyTest();  
9.          ft = null;  
10.         System.gc();  
11.     \}  
12. \}

public final class FinallyTest {
    	// 重写finalize()方法
    	protected void finalize() throws Throwable {
    		System.out.println("执行了finalize()方法");
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		FinallyTest ft = new FinallyTest();
    		ft = null;
    		System.gc();
    	}
    }

运行结果如下：

*  执行了finalize()方法

程序调用了java.lang.System类的gc()方法，引起GC的执行，GC在清理ft对象时调用了它的finalize()方法，因此才有了上面的输出结果。调用System.gc()等同于调用下面这行代码：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  Runtime.getRuntime().gc();

Runtime.getRuntime().gc();

调用它们的作用只是建议垃圾收集器（GC）启动，清理无用的对象释放内存空间，但是GC的启动并不是一定的，这由JAVA虚拟机来决定。直到 JAVA虚拟机停止运行，有些对象的finalize()可能都没有被运行过，那么怎样保证所有对象的这个方法在JAVA虚拟机停止运行之前一定被调用 呢？答案是我们可以调用System类的另一个方法：

Java代码 [![复制代码][icon_copy.gif]][icon_copy.gif 1]

1.  public static void runFinalizersOnExit(boolean value) \{  
2.      //other code  
3.  \}

public static void runFinalizersOnExit(boolean value) {
    	//other code
    }

给这个方法传入true就可以保证对象的finalize()方法在JAVA虚拟机停止运行前一定被运行了，不过遗憾的是这个方法是不安全的，它会导致有用的对象finalize()被误调用，因此已经不被赞成使用了。  
  
由于finalize()属于Object类，因此所有类都有这个方法，Object的任意子类都可以重写（override）该方法，在其中释放系统资源或者做其它的清理工作，如关闭输入输出流。  
  
通过以上知识的回顾，我想大家对于final、finally、finalize的用法区别已经很清楚了。

[JAVA_final_finally_finalize]: http://zangweiren.javaeye.com/blog/212592
[icon_copy.gif]: http://zangweiren.javaeye.com/images/icon_copy.gif
[icon_copy.gif 1]: http://zangweiren.javaeye.com/blog/212592#

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