重学Java面向对象 之 final

Posted 2022-09-25 bax-life

final 的套路：

当初在背面试题的时候final出现的概率可以说是相当高了，在各种面试题库中都少不了它的身影，一说起final ，那打开方式差不多就是这样的：

1.  对于基本类型变量：final 修饰的变量不可修改

2.  对于引用型变量： final 修饰的对象，引用本身不可修改，但是被引用的内容可以修改。

3. 对于 方法 ： 方法不能重写

4. 对于类：类不能被继承

 

因为当时看了太多遍同时内容简单又好背，现在不看书也能写出来了，至于具体的代码示例这里就不放了，网上也比较多。

但是自己从来没有想过为什么。

为什么不让类被继承？为什么不让人家重写方法？

 

反向思考

关于这个问题我觉得反向来思考是最有效的，那就是如果我继承了又怎么样，我重写了又会如何。

最后发现如果继承或重写了我们可能就有很大的麻烦，还是不要继承，也不要重写了吧，然后我们就在类和方法上加上了final。

 

而关于final与不可变性，可以从变量，方法，类三个角度来思考。

 

变量与final

 大家初学时都会碰到的Math类，而Math类中有着许多的static变量，是可以共享的，如耳熟能详的PI，同时它也被设计成了final 的。

 

 

 假设我们现在正在开发一个计算各种图形参数的程序，你负责开发Circle（sphere）的部分，另外一个人（就叫背锅侠吧，名字揭示了命运。。。）负责开发sphere（球体），很明显，你们的各种计算过程中都会涉及到PI这个变量。

假如PI没有加final

有一天你觉得这个PI怎么看起来这么长啊，真是不爽，你的运算结果只需要保留两位小数就行了，但我却需要拿一个这么多小数位的变量，于是你决定在自己的类初始化的时候修改这个变量的值，让它只有两位小数。而你不知道的是，负责开发球体的那个伙计他的计算结果要保留到小数点后4位。

悲剧到这里已经很明显了：你们自己测试的时候都没什么问题，而用户在使用程序计算完一个圆的各种参数后，再计算其他涉及到PI变量的程序都没办法得到想要的结果，比如计算球体的体积。

而用户是不会知道这一切的，他们只会反馈给开发团队一个错误信息：我使用计算球体的程序很不稳定，经常得不到我想要的结果。

于是技术经理把背锅侠喊了过来大骂了一顿，并让他立刻修复好bug。

背锅侠同志很郁闷，自己测试的时候什么问题都没有，为什么一上线就有bug

可是他怎么调试结果都出不来，一切都很正常，背锅侠很生气也很烦恼，因为他实在不知道问题出在哪儿。

已经晚上9点了，背锅侠还没有找到bug所在，背锅侠气的有点想砸键盘，因为他还没有吃晚饭，有点饿，但又没有心情吃饭。

背锅侠觉得自己使用的外部变量只有一个PI，问题肯定出在这儿，可是调试的时候一切都正常啊。

于是背锅侠启用了他的终极方案，他按下了Ctrl + Shift + F 对PI进行了全局搜索。。。。。

我相信当他最后知道是谁改了这个变量的值，他砸的一定不是键盘。

 

小结：一般来说，声明为static的变量或者class都会加上final，因为这是大家都要用的公共变量，也是大家达成了一致共识的这个变量就应该是这个值，或者说这个方法就应该这么写，要是被随意的更改，后果不堪设想，而且还可能找错骂人的对象。。。

 

 

方法与final

 改变方法的主要方式就是重写，那想一想咱们平时为什么会想要重写一个方法呢？当然是觉得父类写的不好啦（或者说不太合适）

比如说Object的 toString 方法往往不符合我们对于打印的要求，那我们有需要的时候就会去重写这个 toString方法。

重写的意义在于我返回的是跟你一样的类型，只是我实现的方式不同，而你现在连实现的方式都给我定死了，这也太霸道了。

那么什么情况下我们不应该重写某个方法呢？

我认为可能有两种情况（当然不会只有这两种情况，个人技术比较菜，暂时只能想到这两种）：

　　1. 我的方法里面涉及到了对静态变量的修改，那当然就由不得你胡乱修改了，否则就会出现上面的悲剧

　　2. 我的方法不仅返回类型是固定的，连返回值也是固定的，这个时候我就不希望你来修改它了，比如我有一个修改人物信息的方法，其中有一个年龄字段我希望返回值永远都是18，一旦我能让你修改了，你把我改成80怎么办。

这个例子可能不太贴切，我们再想一个例子：

比如说咱们在打游戏的时候，人物挂掉了，会到出生点，这个时候我们需要设置人物处于满状态（满血，满蓝啥的），那么这个时候我们会有一个set 人物属性的方法，如果这个方法让你重写了，这游戏还能玩吗？

然后我在JDK中也找到了一个例子，它就是Calendar的clear方法（Calendar类本身不是final修饰的，即它是可以继承的）：

 

 这里的变量是啥意思不用关心，你需要知道的是为了实现clear这个方法的功能，我这里的stamp 和 fields 都需要赋一个具体的值0，如果这个方法敞开了让你改，那么这个方法的意义就没有了，你可能把它改成任何东西。

 

对于上面2点，我觉得是有一个共性的，那就是我的方法必须得给用户使用（一般是public的），但是我又不想你来修改我方法的返回结果（是的，不是返回类型，连结果都握在手中不放），这个时候我们就可以考虑用final来修饰一个方法。

 

类 与 final

在类上使用final，那就更绝了，我压根就不让你继承，你所有的方法都得按照我的来，想改变量，想重写方法？门儿都没有

在我所知道的类里面，这么变态的类不多，目前看到了两个，一个Math，一个String

那么通常来说一个类为什么要设计成final的呢？

这里我只能用我浅薄的基础尝试理解一下：

Math

1. 从语义角度上讲：它其中的方法都是涉及到一些 数学的定值、 数学公式的计算、精度的处理等等，这些东西它的返回值应该是按照一种特定的计算过程返回的，所以它并不想让你修改它的方法过程。

2. 从语法角度上讲：Math类并不允许实例化，所以它的变量和方法都是实例化的，因为上面讲到它涉及到的都是一些数学的定值和 数学公式，这些东西在很长时间内都是不变的，完全可以共享出去让大家使用，而不必实例化，因为我不需要每一个对象都有一个PI变量，PI对于所以人来说都是一样的，它也不应该被更改。

 

String

关于String的不变性网上的讨论十分多，完全够再写一两篇文章了，所以这里我只是简单的小结一下：

首先要了解的一点是String的内部实际上是一个字符数组，它的成员变量如下：

 

 

 然后作者在注释的第一段就为String的不可变性举出一颗糖炒栗子：

/**
 * String str = "abc";
 *
 * is equivalent to:
 *
 * char data[] = ‘a‘, ‘b‘, ‘c‘;
 * String str = new String(data);
 */

这段代码啥意思呢？

我们稍微看一下String的源码可以发现：

public String(char value[]) 
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);

我们看到它实际上是使用了参数的一个copy，这样就算你去改变data数组，你也无法改变str，当你再给str赋值时，实际上就又执行了上面这个过程，str就指向另一块内存，而不是修改原来的内存了，

String中还有许多这样的操作来保证String的不可变性

在理解了这个知识点的前提下我们再来看下面的内容

1. 字符串常量池： Java中有一个字符串常量池的概念:

String a = "1";
String b = "1";
boolean flag = (a == b);    // true

就是虽然他们是两个对象，但是指向了同一块内存，它就是Java中的一个常量池

当我们需要定义一个新的字符串的时候，我们就会去这个常量池中找有没有已经存在的，如果有直接拿过来用，没有就新建一个

但如果String是可变的， 那你每次都会去直接修改内存的值，那么常量池的意义就没有了。

2.  另外一个例子就是HashMap了

我们在HashMap中常常会用String当做key值，这样比较好理解，同时也很符合常用的json的格式。

如果咱们的String是可变的会发生什么，我从知乎上找到一个例子，讲的比较清晰：

在java中String类为什么要设计成final？  ，代码在第一个答案中

按照这个思路我自己也写了一个：

这是一个name - age 的map

 

    HashMap<StringBuilder,Integer> map = new HashMap<>();
    StringBuilder sb1 = new StringBuilder("李云龙");
    StringBuilder sb2 = new StringBuilder("赵刚");
    map.put(sb1,35);
    map.put(sb2,30);
    System.out.println(map);

    StringBuilder sb3 = sb1;
    sb3.append("的儿子");
    map.put(sb3,6);
    System.out.println(map);    

 

结果如下：

 

 咱们李大团长哪儿去了？

 

 这里我们分析一下，sb1 和 sb3 指向了同一块内存，然后sb3修改了内存的值，导致sb1的值也变了，所以sb1中存储的李云龙也变成了“李云龙的儿子”，那咱们的李大团长就消失了。

我们明明是想加一个人进来，却把李团长搞丢了，这明显和我们的期望不符合，然而如果我们使用具有不可变性的String则可以达到目的：

 

HashMap<String,Integer> map1 = new HashMap<>();
String laoli = "李云龙";
String xiaozhao = "赵刚";
map1.put(laoli,35);
map1.put(xiaozhao,30);
 System.out.println(map1);

String son = laoli;
son += "的儿子";
map1.put(son,6);
System.out.println(map1);

结果：

 

 

当然了，如果我们只是单纯的对字符串进行处理，而不是要作为key值，Stringbuilder或者StringBuffer则是更好的选择，但是这不在本篇文章的讨论范围之内，不做赘述。

 

至此，关于final的几个特性我就小结完毕了 ，个人技术有限，如果大家发现什么错漏之处，欢迎发在评论区，大家一起讨论