怎么一本正经地秀技


前言

修饰符怎么使用也是Java基础中比较重要的知识点,彻底理解了之后,后面学习更高深的东西才能得心应手。今天,以修饰符中比较常见的final为切入点,来谈谈final的使用的奇淫技巧以及一些相关的知识点。学废了记得三连哦。

初始化块

在final的运用中,经常和初始化块和构造器结合起来一起使用。上篇文章已经介绍完什么是构造器,那么现在先来谈谈什么是初始化块。

Java会使用构造器对对象进行初始化操作,在使用的构造器的时候需要完成初始化整个Java对象的状态的功能,然后再将整个完整的Java对象返回给程序使用。那么,在Java中,有一个与构造器功能类似的东西,就是初始化块,它能够对Java对象实现初始化操作。

在Java中,一个类中可以有多个初始化块,相同类型的初始化块的执行顺序是有要求的,先定义的先执行(前面的先执行),后面定义的后执行。

初始化块的语法其实很简单了,就是:



修饰符 {

  //初始化块中的可执行代码块
  ...
  ...
  ...
  
}


那初始化块的分类也很简单,就分为静态初始化块非静态初始化块两种,其中非静态初始化块也叫做普通初始化块

非静态初始化块

在生成每个对象的时候都会执行一次,可以初始化类的实例变量。非静态初始化块会在类的构造器之前执行

先来看一段代码



`public class CodeVald {

	`  int a = 6;
	
    `//第一个初始化块

    {


      int a = 3;
      if (this.a > 4) {

        System.out.println("codevald的初始化块:  成员变量a的值大于4");

      }


      System.out.println("codevald的初始化块");


    }

    //第二个初始化块

    {

      System.out.println("codevald的第二个初始化块");


    }

    //定义一个无参数的构造器

    public CodeVald() {

      System.out.println("codevald的无参数构造器");

    }

    public static void main(String[] args) {

      new CodeVald();


    } 



  }

  
}


上面的代码定义了两个普通初始化块和一个构造器,那么执行的顺序也很简单了,先定义的初始化块先执行,然后执行后定义的初始化块,接着执行构造器的内容

来看下编译运行结果

静态初始化块

使用static定义,当类装载到系统只会执行一次。如果在静态初始化块中想初始化变量的话,就只能初始化类变量了,即是由static修饰的数据成员。

来看一个静态初始化块、普通初始化块和构造器结合的例子:


public class JingTai_CodeBlock {

    public static void main(String[] args) {


      new C();
      new C();


    }

}


//定义第一个类A,这是父类

class A {


    static {


      System.out.println("A的静态初始化块");


    }

    {

      System.out.println("A的普通初始化块");

    }

    public A() {

      System.out.println("A的无参数构造器");

    }


}

//定义一个子类B

class B extends A {

    static {

      System.out.println("B的静态初始化块");


    }

    {

      System.out.println("B的普通初始化块");


    }

    public B() {

      System.out.println("B的无参数构造器");

    }

    public B(String message) {

      this();

      //通过this()调用无参数的构造器(即重载的构造器)
      System.out.println("B的带参数构造器,传入的信息为: " + message);



    }

}

//定义一个子类C


class C extends B {


    static {

      System.out.println("C的静态初始化块");

    }

    {

      System.out.println("C的普通初始化块");


    }

    public C() {

      //通过super调用父类中带参数的构造器

      super("codevald");
      System.out.println("C的构造器");



    }

}

上述代码定义了A、B、C三个类,他们都提供了静态初始化块和普通初始化块,并且在类B中使用this()调用了重载构造器,在C中使用super()显式地调用了其父类指定的构造器,接着在main()函数调用了两次new C(),创建两个C对象。

那么来猜下会输出什么结果

先思考五分钟哦

现在来解释一下,这里定义了静态初始化块,那么会在类地初始化阶段执行静态初始化块,而不是创建对象的时候才执行,所以静态初始化块总是比普通初始化块先执行,接着是构造器

但是系统在类初始化阶段执行静态初始化块的时候,不仅会执行本类的静态初始化块,还会一直上溯到java.lang.Object类(所有对象的父类),如果它包含静态初始化块,先执行java.lang.Object类的静态初始化块,然后执行其父类的静态初始化块...执行完最后才执行该类的静态初始化块,经过上述过程才能完成该类的初始化过程。

第一次创建C对象的时候,会先运行静态初始化块的内容,但是会先上溯到顶级父类的静态初始化块,所以会先输出A的静态初始化块,接着才是B的静态初始化块,最后是C的静态初始化块

执行完静态初始化块,一样先执行顶级父类的普通初始化块,即输出A的普通初始化块,接着执行顶级父类的构造器代码,即输出A的无参数构造器。然后输出父类的普通初始化块,接着是构造器,所以输出B的普通初始化块,因为C的构造器调用的是带参数的父类构造器,所以B中会调用带参数的构造器B,所以会输出B的无参数构造器B的带参数构造器,传入的信息为: codevald,接着执行C的普通初始化块的代码,即输出C的普通初始化块,然后是构造器的代码,即C的构造器

第二次创建实例C的时候,因为类C已经在虚拟机中存在,所以无需再初始化C类了,所以静态初始化块的代码不再执行,而是重复地执行静态后面的代码。

final修饰符

final可以用来修饰类、变量和方法,通过final修饰以后,被修饰的类、方法和变量就表示不可改变的状态。

修饰成员变量

成员变量是随着类的初始化或者对象初始化而初始化的。当初始化的时候,就会为类的类属性分配内存,并设置一个默认值;当创建对象时,就会为对象的实例属性分配内存,并分配默认值。一般来说,都是在普通初始化块、静态初始化块、构造器中区指定初始值的。

那么,final修饰的属性,在哪里声明初始值是有一定的规则的,具体如下:

  • 修饰类属性时:可在静态静态初始化块中声明该属性的初始值
  • 修饰实例属性时: 可在普通初始化块中或者构造器中指定初始值

修饰局部变量

在初始化局部变量的时候,局部变量必须由程序员显式地去初始化。但是使用final修饰地局部变脸既可以指定默认值,也可以不指定默认值。假如在定义修饰的局部变量时没有指定默认值,则可以在后面代码中对该变量赋予一个指定的初始值。

那么,现在就final和初始化块结合起来,来看一段代码


public class UseFinal {

	//定义成员变量时指定默认值
	
	final String author = "codevald";
	final String str;
	final int a;
	final static double d;
	
	//初始化块,可对没有指定默认值的实例属性指定初始值
	
	{
	
		str = "Hello";
		
		//由于定义author时已经制定了默认值,因此不能为author重新赋值,下列语句会导致编译错误
		
		//author = "CodeVald"
	
	
	}


	

	static {
	
		//在静态初始化块中为类属性指定初始值
	
		d = 2.1;
	
	
	}

	public UseFinal() {
	
		a = 21;
	
	}
	
	
	public void useFinal() {
	
		//普通方法不能为fina修饰的成员变量指定初始化值
		
		//d = 2.1;
	
	
	}



	public static void main(String[] args) {
	
		UseFinal useFinal = new UseFinal();
		System.out.println(useFinal.author);
		System.out.println(useFinal.str);
		System.out.println(useFinal.a);
		System.out.println(useFinal.d);
	
	
	
	}


}

运行结果也很容易就出来了,但是,这里要注意一点的是,普通方法不能为final修饰的变量赋值,会出现编译错误的问题。

来看下运行结果

总结一下,final成员变量(包括实例成员和类成员)必须由程序员显式地初始化,系统不会对final成员进行隐式初始化。如果想在初始化块、构造器中对final的成员变量进行初始化,那么一定要在初始化之前就访问该成员变量的值。

final方法

在Java中,经常用final修饰那些不希望被重写的方法。所以,如果我们不希望子类重写父类的某个方法,就可以使用final修饰该方法。我们有时候会希望获取一个Object对象,所用的getClass()方法就是一个final方法,因为它的设计者不希望该方法被重写,就用final将该方法密封起来。

final修饰的方法只是不能重写,但是可以重载。


public class Incorrect {

	public final void test() {
	
	
	
	  }
	

}


class Sub extends Incorrect {
	
	//下面的写法将导致编译错误,不能重写final修饰的方法
	
	@Override 
	
	
	public void test() {
	
	
	
	
	  }


}


编译程序,执行结果如下

在Java程序中,对于private修饰的方法来说,它只在当前类中可见,所以其子类无法访问该方法。所以,如果在子类中定义了一个与父类private方法有相同方法名、形参列表和返回值类型的方法,这不是方法重写,只是重新定义了一个新方法。不会出现编译错误的问题

例如下面的代码在子类中重写父类的 private final方法


public class Invaild {

	private final void test() {
	
	
	
	}

}


class Sub extends Invaild {

	public void test() {}


}

在匿名内部类中,很多时候也会用到final的地方,现在先来系统地谈谈内部类是啥东西。

内部类

内部类指的是在外部类的内部再定义一个类,内部类作为外部类的一个成员,是依附在外部类而存在的。内部类可以是静态的,非静态的,可以使用protected和private来修饰,而外部类只能使用public和默认的包访问权限。Java中的内部类主要有成员内部类、静态内部类、局部内部类和匿名内部类。

那么内部类有什么使用的价值呢?

Java是从JDK1.1开始引入了内部类,内部类的主要作用如下:

  • 内部类提供了更好的封装,可以把内部类隐藏在外部类之内,不允许同一个包中的其他类访问该类
  • 内部类的成员可以直接访问外部类的私有数据,因为内部类被当成了外部类的成员,同一个类中的成员之间是可以互相访问的。但外部类不能访问内部类的实现细节,譬如属性。
  • 匿名内部类适用于那些创建仅使用一次的类

内部类是一个编译时的概念,一旦编译成功,外部类和内部类就成为完全不同的类,即生成两个类的编译文件,分别是outer.class和outer$inner.class(假如外部类是outer,内部类是inner)。

成员内部类

在大多数的情况下,内部类作为成员内部类来定义。成员内部类是一种与属性、方法、构造器和初始化块相似的类成员。局部内部类和匿名内部类都不是类成员。Java中的成员内部类分别是静态内部类和非静态内部类。使用static修饰的就是静态内部类,没有使用static修饰的成员内部类就是非静态内部类.

非静态内部类

来看一段代码



public class FeiJingTai {
	
	private String area;
	
	
	//重载构造器
	
	public FeiJingTai() {
	
	
	}
	
	public FeiJingTai(String area) {
	
		this.area = area;
	
	}
	
	//定义内部类
	
	private class FeiJingTaiInner {
	
		//内部类的属性
		
		private String name;
		private String wechat;
		
		public FeiJingTaiInner(String name,String wechat) {
		
			this.name = name;
			this.wechat = wechat;
		
		
		}
		
		//内部方法
		
		public void info() {
		
		
			System.out.println("CodeVald的作者是 " + name + ",微信号是 " + wechat);
			System.out.println("所属地区是 " + area);
		
		
		
		}

	
	}
	
		//外部类测试方法
	
		public void test() {
		
		
			FeiJingTaiInner a = new FeiJingTaiInner("codevald","valdcode");
			a.info();

		}


		public static void main(String[] args) {
		
		
			FeiJingTai a = new FeiJingTai("广东广州");
			a.test();

		
		}



}

在上面的代码中,可以看到在非静态内部类中可以直接访问外部类的私有成员,所以其实就是在类FeiJingTaiInner的方法内直接访问外部类的私有属性。这是因为在类FeiJingTaiInner内部类对象中保存了一个它储存的外部类对象的引用[当调用非静态内部类的实例方法时,必须有一个非静态内部类实例,而非静态内部类实例必须寄居在外部类实例里]

编译程序,将会看到在文件路径下生成了两个类文件一个是FeiJingTai.class,另一个是FeiJingTai$FeiJingTaiInner.class

执行后的结果

再来看一段代码


class MemberInner {// 定义类 MemberInner,这是一个外部类
    private String name = "codevald";

    public void execute() {
        // 在外部类中创建成员内部类
        InnerClass innerClass = this.new InnerClass();
    }

    /** 成员内部类 */
    public class InnerClass {
        // 内部类可以创建与外部类同名的成员变量
        private String name = "codevald";

        public void execute() {
            System.out.println(this.name);
            // 在内部类中使用外部类成员变量的方法
            System.out.println(MemberInner.this.name);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MemberInner.InnerClass innerClass = new MemberInner().new InnerClass();
        innerClass.execute();
    }
}

在上面的代码中,使用了两种方式创建内部类对象,一种是用外部引用的方式,另一种是调用方法创建,在execute()方法中,this代表的是创建在堆中的外部对象,而在内部类,使用this是分别引用内部类中的属性和外部类中的属性。

看下编译运行结果

静态内部类

如果不需要内部类对象与外部类对象之间有联系,则可以将内部类声明为static。在非静态内部类中,内部类对象通常会保存了一个指向外部类的引用,如果内部类是static时就不用了,非静态内部类通常也称为嵌套类

嵌套类要注意以下两点:

  • 要创建嵌套类的对象,不需要外部类的对象
  • 不能直接从嵌套类的对象中访问非静态的外部类对象

从一段具体的代码来分析一下


public class JingTai {

	private String name_1 = "codevald";
	private static String name_2 = "codevald";
	
	static class JingTaiInner {
	
		private static String name;
		
		public static void main(String[] args) {
		
			//可以输出外部类的静态类成员变量
		
			System.out.println(name_2);
			
			//System.out.println(name_1);
			//不可以直接输出外部类的非静态类成员变量
			
			//得生成对象,再用对象引用去访问
			
			JingTai a = new JingTai();
			System.out.println(a.name_1);
		
		
		
		
		}

	
	}

	public static void main(String[] args) {
		
		JingTai.JingTaiInner a = new JingTai.JingTaiInner();
		

		
	}



}

运行结果

上面的代码中,在内部类有输出语句,然后再外部类创建内部类,但是在内部类中,只能直接访问外部类的静态属性,要访问外部类的非静态属性得生成对象,再用对象的引用去访问。

所以,生成一个静态内部类不需要外部类成员,这是静态内部类和成员内部类的区别。静态内部类可以直接[Outer.Inner inner = new Outer.Inner();],而不需要通过外部类来完成。这样子实际上静态内部类就是一个独立的类。

局部内部类

在方法中定义的内部类就是局部内部类。与局部变量相似的是,局部内部类可以访问当前代码中的常量和外部类的所有成员。在Java中,和局部变量一样,不能将局部内部类定义为public、private、protected、和static类型,并且在定义方法时,只能在方法中声明final类型的变量。

看一段代码


public class LocalInner {

	public static void main(String[] args) {
	
	
		class InnerClass {
		
			String name;
		
		}
	
		class InnerSub extends InnerClass {
		
			String des;
		
		
		}
	
		//创建局部内部类的对象
		
		InnerSub is = new InnerSub();
		is.name = "codevald";
		is.des = "想起来了吗?看完就想起来了";
		System.out.println("author: " + is.name + "\n" + "subject: " + is.des);

	}

}

编译运行结果

匿名类

在实际的项目动手过程,经常会看到一个很奇怪的写法,直接在代码中随机用new新节一个对象,然后在new;里面直接简单粗暴的加入要执行的代码,这就是匿名类。好处就是代码简洁、紧凑,不会出现一大段繁杂的类定义代码。

在Java程序中,因为匿名类没有名字,所以它的创建方式初学的时候看起来会很懵逼,创建的格式如下:


new 类/接口名(参数列表) [实现接口()]{
     //匿名内部类的类体部分
}

{...}中可以定义变量的名称、方法,它跟普通的类一样。

因为Java程序中的匿名类没有名称,所以不能在其他地方引用,也不能实例化,只能使用一次,而且里面不能有构造器。

来看一段代码

先定义一个抽象父类


public abstract class Author {
	
	private String name;
	
	public String getName() {
	
		return name;
	
	}


	public void setName(String name) {
	
		this.name = name;
	
	}

	public abstract int article();


}

编写测试类进行测试,在类中,test()方法接收一个Author类型的参数,同时要先实现类才能new新的类实例,在方法中直接使用匿名内部类新建一个Author实例。


public class NiMing {

	public void test(Author author) {
	
		System.out.println("这是" + author.getName() + "的第" + author.article() + "篇原创作品.");
	
	}
	
	
	public static void main(String[] args) {
	
		NiMing test = new NiMing();
		test.test(new Author() {
		
			//使用匿名内部类来创建一个Author实例
			
			@Override 
			
			public int article() {
				
				return 2;
			
			}
		
		
			@Override 
			
			public String getName() {
				
				return "codevald";
			
			}

		
		});

	}


}

编译运行结果

终于讲完了,现在要进入主题了,匿名内部类中什么时候会用到final呢?

使用final形参

在Java中,当我们需要给匿名内部类传递参数的时候,并且如果在内部类中使用该形参的时候,这个形参则必须由final修饰的。即该匿名内部类所在方法的形参必须加上final修饰符。

编写一段代码


public class NiMing_Final {

	public static void main(String[] args) {
	
		NiMing_Final niming = new NiMing_Final();
		Inner inner = niming.getInner("codevald",true);
		System.out.println("这是" + inner.getName() + "的第" + inner.article() + "篇原创作品");
	
	

	}



	public Inner getInner(final String name,boolean isOriginal) {
	
		return new Inner() {
		
			private String nameStr = name;
			private int article;
			
			{
			
				//实例初始化
				
				if (isOriginal) {
				
					article = 2;
				
				} else {
				
					article = 0;
				
				}

			
			}
		
		
			@Override 
			
			public String getName() {
			
				return nameStr;
			
			}
			
			@Override 
			
			public int article() {
			
				return article;
			
			}
		
		

		
		};
	

	}


}



interface Inner {

	String getName();
	int article();


}

这里通过实例初始化实现类似构造器的功能

来看下运行结果

枚举类

在枚举类中,使用final的频率是最频繁的。什么是枚举类?在大多数情况下,我们要实例化的类对象是有限的而且固定的,例如季节,这种实力数量有限而且固定的类,在Java中被称为枚举类。

我们先来做个有意思的事情,自己模拟实现一个枚举类,在实现枚举类的时候,有以下几个步骤:

  • 通过private将构造器隐藏起来
  • 把此类需要用到的所有实例都用public static final修饰的形式保存起来
  • 提供一些静态方法允许其他程序根据特定参数获取与之匹配的实例

那么可以定义一个Season类,在里面分别为4个季节定义4个对象,这样类Season就定义为了一个枚举类。


public class Season {

	//将Season定义成不可变得,将其属性定义成final
	
	private final String name;
	private final String description;
	
	public static final Season SPRING = new Season("春天","绿肥红瘦");
	public static final Season SUMMER = new Season("夏天","骄阳似火");
	public static final Season FALL = new Season("秋天","天高云淡");
	public static final Season WINTER = new Season("冬天","惟余莽莽");

	//构造器一定要定义为private属性
	
	private Season(String name,String description) {
	
		this.name = name;
		this.description = description;
	
	}
	
	//也可以通过getSeason()获取枚举常量
	
	public static final Season getSeason(int seasonValue) {
	
		switch(seasonValue) {
		
			case 1:
				
				return SPRING;
			
			
			
			case 2:
				
				return SUMMER;
			
			
			case 3:
				
				return FALL;

			
			case 4:
			
				return WINTER;

				
			
			default:
			
				return null;

		}
	

	}


	public String getName() {
	
		return this.name;
	
	
	}


	public String getDescription() {
	
		return description;
		
	
	}

}

类Season就成为了一个不可变的类,此类包含了4个static final常量的属性,也就代表了该类所能创建的对象。其他程序需要用到Season对象时,可以用Season.SPRING方式或者getSeason()静态方法获得。

编写测试类


public class TestSeason {

	public TestSeason(Season s) {
	
		System.out.println(s.getName() + ",是一个" + s.getDescription() + "的季节");

	}


	public static void main(String[] args) {
	
	
	
		new TestSeason(Season.SPRING);
		new TestSeason(Season.SUMMER);
		new TestSeason(Season.FALL);
		new TestSeason(Season.WINTER);

	}
	
}

运行结果

自己模拟完枚举类后,会发现枚举类其实就是在类编译的时候,就生成了相对应的静态常量,并且构造器是对用户透明的,它会自己进行初始化,我们只需要关心我们需要获取什么样的枚举对象就可以了。

枚举类型是从JDK1.5开始引入的,Java引入了一个新的关键字enum来定义枚举类。这个enum所定义的类实际上都是继承自类库中Enum(java.lang.Enum)的子类,它继承了Enum中许多有用的方法。

来继续看一段代码


public enum Color {

	RED(255,0,0),BLUE(0,0,255),BLACK(0,0,0),YELLOW(255,255,0),GREEN(0,255,0);

	private Color(int redValue,int greenValue,int blueValue) {
	
		this.redValue = redValue;
		this.greenValue = greenValue;
		this.blueValue = blueValue;

	}
	
	
	@Override 
	
	public String toString() {
		
		//覆盖了父类Enum的toString()方法

		return super.toString() + "(" + redValue + "," + greenValue + "," + blueValue + ")";

	}
	



	//自定义数据域

	private int redValue;
	private int greenValue;
	private int blueValue;

}

上面的Color枚举类是一个不可继承的final类。枚举值(RED...)都是Color类型的静态常量,因为枚举类是class,所以在枚举类型中也可以有构造器、方法和数据域,但是枚举类的构造器是私有的,它会自己调用。

而且在上面的枚举类中,重写了枚举类Enum的toString()方法,打印出更完整的信息。

来看下会有什么输出结果

在上面的代码中,调用了Enum的ordinal()方法,它会返回枚举值在枚举类中的顺序,这个顺序是根据枚举值在声明的顺序中定的,所以会输出"0 1 2 3 4"。

然后调用了Enum的valueOf()方法,此方法是和toString()方法对应的,返回带指定名称的指定类型的枚举常量,所以会输出"BLUE(0,0,255)"。

最后,可能大家会疑惑,为什么println输出会调用重写的toString()方法呢?

别急,让我来一一分析一下。

直接看Java相关类的源代码就可以分析出来了。

先来看下System.out.println和System.out.print的源代码


public void println(Object x){ 
  String s = String.valueOf(x); 
     synchronized (this) 
      { 
      print(s); 

      newLine();

      } 





   public void print(Object obj) { 
    write(String.valueOf(obj));
  } 

可以看到,当要打印一个对象时,会自动调用String.valueOf()这个方法。

那么我们再来看下valueof()这个方法的源代码


public static String valueOf(Object obj) {
    return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
}

这段代码的意思就是,当传入的对象为Null时,会返回一个null,当非null时,会返回这个obj的toString()方法,所以,非null时就会调用toString()方法,原因我们就知道了,这就是当我们调用 print 或者 println 打印一个对象时,它会打印出这个 对象的 toString()的最终根源。

所以,我觉得平时没事可以多研究JDK的源代码,站在巨人的肩膀上,看下怎么写出更简洁优美的代码。

今天的内容就到这里了,相信看到这里,你应该明白了final大概是怎么用的,什么时候需要用。“合抱之木,生于毫末。”只有站在设计者的角度,从根本上去理解为什么这么设计,吃透每个基本的知识点,并且深入研究源码,才能让内功更深厚,从而去解决一个又一个更高深的问题。

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