Java中的final关键字和static关键字

目录

1、final 关键字

（1）final 修饰变量、方法和类

（2）final 修饰的集合和不可变集合

2、static 关键字

（1）静态字段

（2）静态方法

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        这两个关键字编写代码时会经常用，正确的使用这些关键字，可以形成良好的编程习惯，保护好代码的封装性。

1、final 关键字

        在Java中，利用关键字final指示常量，习惯上，常量名使用全大写。

        关键字final表示这个变量只能被赋值一次。一旦被赋值之后，就不能够再更改了。如果将实例字段定义为final，那么这样的字段必须在构造对象时初始化。也就是说，必须确保在每一个构造器执行之后，这个字段的值已经设置，开且以后不能再修改这个字段。

public class Test {
    //私有成员变量：此字段被构造函数赋值后不能再更改
    private final Integer traversalDepth;
    //构造函数
    public Test(Integer traversalDepth) {
        this.traversalDepth = traversalDepth;
    }
}

        在Java中，经常希望某个常量可以在一个类的多个方法中使用，通常将这些常量称为类常量(class constant)。可以使用关键字static final设置一个类常量。如果一个常量被声明为public，那么其他类的方法也可以使用这个常量。//一般情况下为保护封装性，都应该使内部成员变量为私有属性

（1）final 修饰变量、方法和类

        对变量和基本数据类型使用 final：final 表示该变量或基本数据类型只能被赋值一次。一旦赋值后，就不能再改变其值。

        对于引用类型，final 保证引用不会改变，但对象本身可以被修改。

public class Test {
    final int y;
    final Integer x;
    final List list; //仍然可以往集合中添加元素

    public Test(int y, Integer x, List list) {
        this.y = y;
        this.x = x;
        this.list = list;
    }
}

        对方法使用 final：当方法被声明为 final 时，子类无法重写或覆盖该方法。

        对类使用 final：当类被声明为 final 时，该类不能被继承，即不能有子类。

        final 关键字提供了一种限制或保护代码的方式，确保一些关键的变量、方法或类不被改变或继承。这种特性在编写安全性高、稳定性强的代码时非常有用。

（2）final 修饰的集合和不可变集合

        在 Java 中，使用 final 修饰集合时，意味着该集合的引用不可变，也就是说，这个引用在初始化后不能再指向其他对象。但是，这并不意味着集合本身不可变或不能被修改。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        final List list = new ArrayList<>();
        // 可以添加元素，因为集合本身并未被声明为不可变
        list.add("A");
        // 这是合法的，因为没有改变集合引用的指向，仅修改了集合本身的内容
        list.add("B");
        System.out.println("add element to list. list content:" + list);
        list.remove("A");
        System.out.println("remove element from list. list content:" + list);
    }
}

//输出:
add element to list. list content:[A, B]
remove element from list. list content:[B]

        如果你需要创建一个不可变的集合，可以考虑使用 Collections.unmodifiableList()、Collections.unmodifiableSet()、Collections.unmodifiableMap() 等方法创建不可变视图，这样的集合视图将不能被修改。例如：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        List originalList = new ArrayList<>();
        originalList.add("A");
        originalList.add("B");

        List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(originalList);

        //下面的操作会抛出 UnsupportedOperationException 异常
        unmodifiableList.add("c");// 试图添加元素到不可变集合中
    }
}

//输出：
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
	at java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1057)
	at test001.Test.main(Test.java:19)

2、static 关键字

（1）静态字段

        如果将一个字段定义为static，那么每个类只有一个这样的字段（类级别的字段）。而对于非静态的实例字段，每个对象都有自己的一个副本。例如，假设需要给每一个员工赋予唯一的标识码。 如果将一个字段定义为静态，每个类只有一个这样的字段。而对于非静态的实例字段，每个对象都有自己的一个副本。//static -> 所有类的实例共享一个字段，不会有额外的副本，配上 final 就可成为全局常量

public class Employee {
    private static int globalId;  //属于类，所有实例共享
    private int employeeId;       //每个实例都有一个副本
}

        现在，每一个 Employee 对象都有一个自己的 employeeId 字段，但这个类的所有实例将共享一个 globalId 字段。即使没有 Employee 对象，静态字段 globalId 也存在。它属于类，而不属于任何单个的对象。//属于类而不属于实例，所以不需要创建类对象即可调用 static 修饰的 public 成员变量。所以 static 修饰的变量会一直存在于内存，不会随着实例的回收而回收。

（2）静态方法

        类中的静态方法可以直接通过类名调用，而不需要创建类的实例。静态方法通常用于工具类、辅助函数等不依赖于特定实例的操作。

       static 关键字用于创建与类相关联而不是实例相关联的成员，它们可以通过类名直接访问而无需创建类的实例。

        static 关键字会涉及到类加载和对象创建的相关知识点，有关类加载和对象创建可以点击这篇文章：《JAVA对象的创建、内存布局和访问》。