java中的final与static
许多程序设计语言都有自己的办法告诉编译器某个数据是“常数”。常数主要应用于下述两个方面:
(1) 编译期常数,它永远不会改变
(2) 在运行期初始化的一个值,我们不希望它发生变化
对于编译期的常数,编译器(程序)可将常数值“封装”到需要的计算过程里。也就是说,计算可在编译期间提前执行,从而节省运行时的一些开销。在Java中,这些形式的常数必须属于基本数据类型(Primitives),而且要用final关键字进行表达。在对这样的一个常数进行定义的时候,必须给出一个值。
无论static还是final字段,都只能存储一个数据,而且不得改变。
若随同对象句柄使用final,而不是基本数据类型,它的含义就稍微让人有点儿迷糊了。对于基本数据类型,final会将值变成一个常数;但对于对象句柄,final会将句柄变成一个常数。进行声明时,必须将句柄初始化到一个具体的对象。而且永远不能将句柄变成指向另一个对象。然而,对象本身是可以修改的。Java对此未提供任何手段,可将一个对象直接变成一个常数(但是,我们可自己编写一个类,使其中的对象具有“常数”效果)。这一限制也适用于数组,它也属于对象。
下面是演示final字段用法的一个例子:
- // The effect of final on fields
- class Value {
- int i = 1;
- }
- public class FinalData {
- // Can be compile-time constants
- final int i1 = 9;
- static final int I2 = 99;
- // Typical public constant:
- public static final int I3 = 39;
- // Cannot be compile-time constants:
- final int i4 = (int)(Math.random()*20);
- static final int i5 = (int)(Math.random()*20);
- Value v1 = new Value();
- final Value v2 = new Value();
- static final Value v3 = new Value();
- //! final Value v4; // Pre-Java 1.1 Error:
- // no initializer
- // Arrays:
- final int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
- public void print(String id) {
- System.out.println(
- id + ": " + "i4 = " + i4 +
- ", i5 = " + i5);
- }
- public static void main(String[] args) {
- FinalData fd1 = new FinalData();
- //! fd1.i1++; // Error: can't change value
- fd1.v2.i++; // Object isn't constant!
- fd1.v1 = new Value(); // OK -- not final
- for(int i = 0; i < fd1.a.length; i++)
- fd1.a[i]++; // Object isn't constant!
- //! fd1.v2 = new Value(); // Error: Can't
- //! fd1.v3 = new Value(); // change handle
- //! fd1.a = new int[3];
- fd1.print("fd1");
- System.out.println("Creating new FinalData");
- FinalData fd2 = new FinalData();
- fd1.print("fd1");
- fd2.print("fd2");
- }
- }
由于i1和I2都是具有final属性的基本数据类型,并含有编译期的值,所以它们除了能作为编译期的常数使用外,在任何导入方式中也不会出现任何不同。I3是我们体验此类常数定义时更典型的一种方式:public表示它们可在包外使用;Static强调它们只有一个;而final表明它是一个常数。注意对于含有固定初始化值(即编译期常数)的fianl static基本数据类型,它们的名字根据规则要全部采用大写。也要注意i5在编译期间是未知的,所以它没有大写。
不能由于某样东西的属性是final,就认定它的值能在编译时期知道。i4和i5向大家证明了这一点。它们在运行期间使用随机生成的数字。例子的这一部分也向大家揭示出将final值设为static和非static之间的差异(文末对此结合实例作出了更加详细的解答)。只有当值在运行期间初始化的前提下,这种差异才会揭示出来。因为编译期间的值被编译器认为是相同的。这种差异可从输出结果中看出:
- fd1: i4 = 15, i5 = 9
- Creating new FinalData
- fd1: i4 = 15, i5 = 9
- fd2: i4 = 10, i5 = 9
注意对于fd1和fd2来说,i4的值是唯一的,但i5的值不会由于创建了另一个FinalData对象而发生改变。那是因为它的属性是static,而且在载入时初始化,而非每创建一个对象时初始化。
从v1到v4的变量向我们揭示出final句柄的含义。正如大家在main()中看到的那样,并不能认为由于v2属于final,所以就不能再改变它的值。然而,我们确实不能再将v2绑定到一个新对象,因为它的属性是final。这便是final对于一个句柄的确切含义。我们会发现同样的含义亦适用于数组,后者只不过是另一种类型的句柄而已。将句柄变成final看起来似乎不如将基本数据类型变成final那么有用。
2. 空白final
Java允许我们创建“空白final”,它们属于一些特殊的字段。尽管被声明成final,但却未得到一个初始值。无论在哪种情况下,空白final都必须在实际使用前得到正确的初始化。而且编译器会主动保证这一规定得以贯彻。然而,对于final关键字的各种应用,空白final具有最大的灵活性。举个例子来说,位于类内部的一个final字段现在对每个对象都可以有所不同,同时依然保持其“不变”的本质。下面列出一个例子:
- // "Blank" final data members
- class Poppet { }
- public class BlankFinal {
- final int i = 0; // Initialized final
- final int j; // Blank final
- final Poppet p; // Blank final handle
- // Blank finals MUST be initialized
- // in the constructor:
- BlankFinal() {
- j = 1; // Initialize blank final
- p = new Poppet();
- }
- BlankFinal(int x) {
- j = x; // Initialize blank final
- p = new Poppet();
- }
- public static void main(String[] args) {
- BlankFinal bf = new BlankFinal();
- }
- }
现在强行要求我们对final进行赋值处理——要么在定义字段时使用一个表达 式,要么在每个构建器中。这样就可以确保final字段在使用前获得正确的初始化。
3. final自变量
Java允许我们将自变量设成final属性,方法是在自变量列表中对它们进行适当的声明。这意味着在一个方法的内部,我们不能改变自变量句柄指向的东西。如下所示:
- // Using "final" with method arguments
- class Gizmo {
- public void spin() {}
- }
- public class FinalArguments {
- void with(final Gizmo g) {
- //! g = new Gizmo(); // Illegal -- g is final
- g.spin();
- }
- void without(Gizmo g) {
- g = new Gizmo(); // OK -- g not final
- g.spin();
- }
- // void f(final int i) { i++; } // Can't change
- // You can only read from a final primitive:
- int g(final int i) { return i + 1; }
- public static void main(String[] args) {
- FinalArguments bf = new FinalArguments();
- bf.without(null);
- bf.with(null);
- }
- }
注意此时仍然能为final自变量分配一个null(空)句柄,同时编译器不会捕获它。这与我们对非final自变量采取的操作是一样的。
方法f()和g()向我们展示出基本类型的变量为final时会发生什么情况:我们只能读取自变量,不可改变它。
static final 与 final 与 static 的区别
我们先看个小例子,代码如下:
- public final class EmployeeModel {
- private final String firstName;
- private final String lastName;
- //按上面方式定义,运行正常
- //进行如下改动
- //private static final String firstName;
- //private static final String lastName;
- //结果出错,显示“空白终态字段 firstName 可能尚未初始化”
- //再进行相应改动
//private static String firstName;- //private static String lastName;
- //结果运行正常
- public EmployeeModel(String fn,String ln)
- {
- firstName=fn;
- lastName=ln;
- }
- public String getFirstName(){
- return firstName;
- }
- public String getLastName(){
- return lastName;
- }
- }
对于以上3中情况结合上知识作出以下解释说明:
第一种情况:
java 中final定义的成员变量并不一定必须在定义的时候初始化,final本身的含义是一旦赋值以后不可更改变量的值,final定义的变量只要在实际的类的对象在使用前得到初始化即可
故可在构造方法中进行初始化(2.空白final中的实例亦可说明该问题)
第二种情况:
进行如下修改后便不会出现问题:
- private static final String firstName;
- private static final String lastName;
- static{
- firstName = "";
- lastName = "";
- }
原因是:static是独立于对象实例的,static的final变量,要么在静态代码块里面进行初始化,要么在定义的时候进行初始化。(JAVA没有实现静态的构造方法)
而非static的final变量,要么在构造函数进行初始化,要么在实例代码块进行初始化。
因此final如果没有在定义时初始化,则一定要在构造器里面初始化,该种情况将其声明成static后,它不能在构造器里面初始化,转而要用静态代码块才能初始化。(静态方法只能初始化静态变量)
第三种情况:
定义为static类型变量后,若未进行初始化,JAVA将自己对其进行默认的初始化,如int类型默认为0.
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