final关键字的作用及使用场景详解

学习知识要善于思考，思考，再思考！今天golang学习网小编就给大家带来《final关键字在Java中用于定义不可变的类、方法和变量。它在类和方法中的作用如下：1. final关键字在类中的作用当一个类被声明为 final 时，表示这个类不能被继承。也就是说，其他类不能通过 extends 关键字来继承这个类。示例：final class FinalClass { // 类的内容 }特点：被 final 修饰的类不能有子类。通常用于防止类被修改或扩展，确保类的行为不会被改变。适用场景：当你希望某个类是“最终”的，不希望被其他人继承时。例如：String 类就是 final 的，防止其被修改。2. final关键字在方法中的作用当一个方法被声明为 final 时，表示该方法不能被子类重写（override）。示例：class Parent { final void display() { System.out.println("Parent's display method"); } } class Child extends Parent { // 下面这行会报错：不能重写 final 方法 // @Override // void display() { // System.out.println("Child's display method"); // } }特点：子类》，以下内容主要包含等知识点，如果你正在学习或准备学习文章，就都不要错过本文啦~让我们一起来看看吧，能帮助到你就更好了！

final关键字在Java中用于确保类不可继承、方法不可重写，从而增强安全性与稳定性；如String类通过final保证不可变性，提升线程安全与性能，而final方法可防止关键逻辑被篡改，同时支持JVM优化。

Java中的final关键字，在我看来，它更像是一种“承诺”或“契约”——一旦设定，就不能轻易改变。在类上使用时，它意味着这个类是“终结”的，不允许被其他类继承；而用在方法上，则是声明这个方法是“最终版”，子类不能重写它。这种设计哲学，实际上是为了在代码结构中引入一种不可变性和确定性，从而提升程序的健壮性和安全性。

解决方案

final关键字在Java中扮演着限制和固化的角色，它的核心作用是防止进一步的修改或扩展。当它作用于类时，其意图是明确告知开发者，这个类的设计已经非常完善，或者出于安全、架构稳定性的考虑，不希望它被继承。比如，我们熟知的java.lang.String类就是final的，这确保了字符串的不可变性，使得它在多线程环境下是安全的，并且哈希值可以被缓存，提升了性能。

而当final应用于方法时，它表达的是这个方法的行为是确定的、不可更改的。子类无法覆盖或修改这个方法的实现逻辑。这在很多场景下都非常有用，比如在一个框架中，某些核心的业务逻辑或者安全检查方法，设计者会希望它们始终以特定的方式执行，不被子类随意篡改。通过将这些方法声明为final，就能够强制保持这种行为的一致性，从而维护系统的稳定性和安全性。

为什么要在Java类上使用final关键字？它会带来哪些实际收益？

将一个Java类声明为final，在我看来，这是一种深思熟虑的设计决策，它带来的实际收益远不止表面上的“不能被继承”那么简单。

首先，最直接的好处是安全性。想象一下，如果一个核心的、处理敏感数据的类可以被任意继承，那么恶意子类就有可能修改其行为，引入安全漏洞。final关键字就像一道屏障，杜绝了这种可能性。例如，String类是final的，这意味着它的行为永远是可预测的，不会有子类去改变字符串的底层表示或操作方式，这对于依赖字符串不可变性的哈希表、缓存机制至关重要。

其次，它有助于维护设计意图和架构稳定性。有些类，从设计之初就没打算让它们被扩展。它们可能是一些工具类，或者是一些非常具体的、不希望被修改的核心组件。声明为final，就是明确地告诉其他开发者：“这个类是完整的，请直接使用，不要尝试去修改它的继承结构。”这减少了未来因不当继承而引入的潜在bug和维护成本。

再者，final类常常与不可变性紧密关联。如果一个final类的所有成员变量也是final的，并且它们本身也是不可变的（或者被正确地防御性复制），那么这个类的实例就是不可变的。不可变对象有诸多优点：它们天生是线程安全的，不需要额外的同步措施；它们可以被安全地共享和缓存，因为它们的状态永远不会改变；这大大简化了并发编程，也让代码推理变得更容易。

当然，也有人觉得final类限制了扩展性，这确实是它的一个“副作用”。但在很多情况下，这种限制恰恰是设计者所追求的，是一种权衡取舍。它迫使开发者在设计时就考虑清楚，而不是留下一个模糊的、可能被误用的扩展点。

将方法声明为final会如何影响代码的可扩展性和安全性？

将一个方法声明为final，在我看来，它对代码的影响是双向的：它确实限制了某些方面的可扩展性，但却显著提升了另一些方面的安全性和行为确定性。

从可扩展性的角度看，final方法无疑是给子类“上了一道锁”。子类无法重写这个方法，这意味着你不能通过继承来改变它的具体实现。这在某些场景下，比如你确实希望子类能够定制行为时，可能会显得有些不便。但反过来想，如果一个方法的设计意图就是为了提供一个通用的、不可变的算法步骤，或者它依赖于父类内部的特定状态和逻辑，不希望被子类随意修改，那么final就是最佳选择。例如，在模板方法模式中，核心的算法骨架方法往往是final的，而其中一些可变的部分则留给子类实现。

而从安全性的角度来看，final方法的作用就非常突出了。想象一下，一个基类中有一个负责验证用户权限的checkPermission()方法，或者是一个执行关键数据加密的encrypt()方法。如果这些方法可以被子类随意重写，那么恶意子类就有可能绕过安全检查，或者引入弱加密算法，从而带来严重的安全漏洞。将这些关键方法声明为final，就能够确保它们始终以设计者预设的方式运行，任何子类都无法改变其行为，从而极大地增强了系统的安全性。

此外，final方法还有助于性能优化。JVM在运行时，对于final方法的调用，可以进行更积极的内联优化，因为编译器知道这个方法不会在运行时被多态地重写，从而减少了方法调用的开销。虽然这通常是一个次要的考虑因素，但它也是final关键字带来的一个潜在收益。

final关键字在类和方法中的应用场景有哪些常见的误区或最佳实践？

在使用final关键字时，我发现一些常见的误区和值得遵循的最佳实践。

常见误区：

1. 误以为final类就意味着其对象是完全不可变的。 这是一个普遍的误解。final类只是阻止了继承，但如果类中包含可变对象（比如ArrayList或自定义的可变类），并且这些对象没有被正确地防御性复制，那么这些可变对象的内部状态仍然可以被修改，导致整个final类的实例实际上是可变的。真正的不可变性需要所有字段都是final，并且这些字段引用的对象本身也是不可变的。
2. 过度使用final，认为越多越好。 有些开发者会习惯性地将所有类和方法都声明为final，认为这样代码更“安全”或“高效”。但这种做法往往会过度限制代码的灵活性和可扩展性，尤其是在需要进行单元测试（难以Mock final类和方法）或未来可能需要扩展的场景。final应该是一种有目的的设计选择，而不是默认配置。
3. 认为final方法总能带来显著的性能提升。 虽然JVM可能对final方法进行优化，但这种性能提升通常是微乎其微的，而且现代JVM的优化能力已经非常强大，很多时候即使是非final方法也能得到很好的优化。因此，性能不应是声明方法为final的首要原因，设计意图和安全性才是关键。

最佳实践：

1. “设计为继承，否则就禁止继承”原则（Design for inheritance or forbid it）。 如果一个类没有被明确设计为可安全、有效地被继承，那么就应该考虑将其声明为final。这包括提供受保护的构造函数、确保方法可以被重写而不会破坏不变量等。如果不确定，final通常是更安全的选择。
2. 构建不可变对象时，广泛使用final。 这是实现真正不可变性的基石。将类的所有字段声明为final，并在构造函数中初始化它们，同时确保所有引用类型字段都指向不可变对象，或者进行防御性复制。
3. 保护核心算法或安全敏感方法。 在框架、库或者任何有安全考量的系统中，将那些不希望被子类修改的核心业务逻辑、安全检查、关键算法步骤声明为final方法。这能有效防止子类破坏既定行为。
4. 工具类或只包含静态方法的类。 这些类通常不需要被继承，甚至它们的构造函数也应该是private的。将它们声明为final可以进一步明确其设计意图。
5. 在设计时明确意图。 每次使用final时，都应该有一个清晰的理由。是为了安全性？为了不可变性？为了性能优化？还是为了防止子类破坏核心逻辑？有意识地使用它，而不是盲目地添加。

今天带大家了解了的相关知识，希望对你有所帮助；关于文章的技术知识我们会一点点深入介绍，欢迎大家关注golang学习网公众号，一起学习编程~