0025 Java学习笔记-面向对象-final修饰符、不可变类

final关键字可以用于何处

• 修饰类：该类不可被继承
• 修饰变量：该变量一经初始化就不能被重新赋值，即使该值跟初始化的值相同或者指向同一个对象，也不可以
  • 类变量：
  • 实例变量：
  • 形参： 注意可以修饰形参
  • 局部变量
• 修饰方法：该方法不可被重写

final修饰成员变量

• final修饰成员变量，必须显式的指定初始值，系统不会为final成员进行隐式初始化，不能在初始化前访问。
  • 因为，不管是类变量还是实例变量，都有个初始化的过程，初始化赋值后便不能再赋值，如果不显式的指定初始值，那么这些变量就没有存在的意义
• 修饰类变量：
  • 要么声明时指定
  • 要么在静态块中指定
  • 二者互斥，只能是其一
• 修饰实例变量：
  • 要么声明时指定
  • 要么非静态块中指定
  • 要么构造方法中指定
  • 三者任意两者互斥，只能是这三者之其一

final修饰局部变量

• 局部变量，不管有没有final修饰，都是必须显式初始化的
• final修饰的形参，是不能赋值的

final修饰引用类型变量

• final可以用来修饰一个引用类型变量，但只能保证这个变量始终指向同一地址
• 不能保证指向的对象本身发生改变

final与直接量

• 一个变量，不管是类变量、实例变量、局部变量，满足下面三个条件，便是一个直接量
  • 用final修饰
  • 在定义该final变量时指定了初始值。注意是定义时，不能在代码块中或者构造方法中
  • 该初始值可以在编译时就被确定下来
• 对于直接量，在编译的时候，会用直接量把变量名替换掉，编译后的文件中是不存在这个变量的
• Java用常量池来管理使用过的字符串直接量

final修饰方法

• final修饰的方法不能被重写，比如作为根父类的Object就有一个.getClass()方法是用final修饰的
• 如果父类有一个private final修饰的方法，子类也有这个方法，private final修饰，方法签名也相同，注意这不是重写，这是两个无关的方法，

final修饰类

• final修饰的类不能被继承，比如：
• public final class Math extends Object {...}

不可变(immutable)类

• 不可变类：创建实例后，实例变量不可变，即实例的状态不能发生改变
• 8个包装类和String都是不可变类
• 如何定义一个不可变类：
  • 用private和final修饰成员变量
  • 提供带参数的构造器，用来初始化成员变量
  • 只提供成员变量的get方法，不提供set方法
  • 有必要的话重写equals()和hashCode()方法
• 如果成员变量是引用类型
  • 这种情况要特别注意，上面的写法只能用于基本类型
  • 对引用类型不可变的写法，基本原则就是隔绝外部对它的访问，主要要做好两点：
    • 传递进来的引用类型对象不要直接用，而要根据其实例变量重新创建一个
    • 外部访问时，根据这个对象的实例变量的值，重新创建一个对象返回
  • 看下面的示例代码：

示例一：该不可变类对引用类型变量无效

public class Test{  
    public static void main(String[] args) { 
    	Name n=new Name("师兄","大");
    	System.out.println(n);            //Name@15db9742
    	Person p=new Person(n,100);
    	System.out.println(p);            //输出：[大师兄100岁]
    	System.out.println(p.getName());  //Name@15db9742
    	n.setFirstName("师兄");
    	n.setLastName("二");
    	System.out.println(p);            //输出：[二师兄100岁]，不可变对象还是变了，再看下面一段代码
    	System.out.println(p.getName());  //Name@15db9742
    }
}
class Person{
	private final Name name;
	private final int age;
	public Person(Name name,int age){
		this.name=name;
		this.age=age;
	}
	public Name getName(){
		return name;
	}
	public String toString(){
		return "["+name.getLastName()+name.getFirstName()+age+"岁]";
	}
}
class Name{
	private String firstName;
	private String lastName;
	public Name(){}
	public Name(String first,String last){
		firstName=first;
		lastName=last;
	}
	public String getFirstName(){
		return firstName;
	}
	public void setFirstName(String firstName){
		this.firstName=firstName;
	}
	public String getLastName(){
		return lastName;
	}
	public void setLastName(String lastName){
		this.lastName=lastName;
	}
}

示例代码二：改写了两行

public class Test{  
    public static void main(String[] args) { 
    	Name n=new Name("师兄","大");
    	System.out.println(n);            //Name@15db9742
    	Person p=new Person(n,100);
    	System.out.println(p);            //输出：[大师兄100岁]
    	System.out.println(p.getName());  //Name@6d06d69c
    	n.setFirstName("师兄");
    	n.setLastName("二");
    	System.out.println(p);            //输出：[大师兄100岁]。没发生改变
    	System.out.println(p.getName());  //Name@7852e922
    }
}
class Person{
	private final Name name;
	private final int age;
	public Person(Name name,int age){
		this.name=new Name(name.getFirstName(),name.getLastName());  //此行改写
		this.age=age;
	}
	public Name getName(){
		return new Name(name.getFirstName(),name.getLastName());     //此行改写
	}
	public String toString(){
		return "["+name.getLastName()+name.getFirstName()+age+"岁]";
	}
}
class Name{
	private String firstName;
	private String lastName;
	public Name(){}
	public Name(String first,String last){
		firstName=first;
		lastName=last;
	}
	public String getFirstName(){
		return firstName;
	}
	public void setFirstName(String firstName){
		this.firstName=firstName;
	}
	public String getLastName(){
		return lastName;
	}
	public void setLastName(String lastName){
		this.lastName=lastName;
	}
}

缓存实例的不可变类

• 如果一个不可变类的部分实例，需要被频繁的访问到，那么可以考虑把这部分实例缓存起来，以提高性能
• Integer类就把[-128,127]的每个整数的Integer对象缓存了，见 0024 Java学习笔记-面向对象-包装类、对象的比较、String常量池问题
• 示例：

public class T1{  
    public static void main(String[] args) { 
    	CacheImmutable c1=CacheImmutable.valueOf("A");
    	CacheImmutable c2=CacheImmutable.valueOf("A");
    	System.out.println(c1==c2);                      //返回true
    }
}
class CacheImmutable{
	private static int MAX_SIZE = 10;                    //缓存的大小
	private static CacheImmutable[] cache=new CacheImmutable[MAX_SIZE]; //静态变量
	private static int pos=0;                            //下一个要缓存的对象在cache中的索引号
	private final String name;                           //CacheImmutable就这一个实例变量，用private final修饰，name是String类型，也是不可变的
	private CacheImmutable(String name){                 //通过带参数的构造器初始化final的实例变量，但不允许外部通过它创建对象
		this.name=name;
	}
	public String getName(){                             //提供了get方法，没提供set方法，
		return name;
	}
	public static CacheImmutable valueOf(String name){   //要获得该类的对象，只能通过这个静态方法
		for (int i=0;i<MAX_SIZE;i++){                    //先遍历一遍，看缓存中是否已经有了name对应的对象
			if (cache[i]!=null && cache[i].getName().equals(name)){  //？为何不直接访问name，有何区别
				return cache[i];                         //如果已经有了就将其返回，方法调用结束
			}
		}
		if (pos==MAX_SIZE){
			cache[0]=new CacheImmutable(name);           //如果已经缓存了10个(cache索引号9)，那就从头开始覆盖
			pos=1;
		}else{
			cache[pos]=new CacheImmutable(name);          //如果还不到10个，那就创建个对象，放在pos位置
			pos++;
		}
		return cache[pos-1];                              //返回新创建并缓存的对象，方法调用结束
	}
	public boolean equals(Object obj){
		if (this==obj) {
			return true;
		}
		if (obj!=null && obj.getClass()==CacheImmutable.class) {
			CacheImmutable ci=(CacheImmutable)obj;
			return name.equals(ci.getName());
		}
		return false;
	}
	public int hashCode(){
		return name.hashCode();
	}
}