1. 程式人生 > >JAVA面試題解惑系列 – final、finally和finalize的區別

JAVA面試題解惑系列 – final、finally和finalize的區別

這是一道再經典不過的面試題了,我們在各個公司的面試題中幾乎都能看到它的身影。
final、finally和finalize雖然長得像孿生三兄弟一樣,但是它們的含義和用法卻是大相徑庭。
這一次我們就一起來回顧一下這方面的知識。
final關鍵字
我們首先來說說final。它可以用於以下四個地方:
1. 定義變數,包括靜態的和非靜態的。
2. 定義方法的引數。
3. 定義方法。
4. 定義類。
我們依次來回顧一下每種情況下final的作用。首先來看第一種情況,如果final修飾的是一個基本型別,就表示這個變數被賦予的值是不可變的,即它是個常量;如果final修飾的是一個物件,就表示這個變數被賦予的引用是不可變的,這裡需要提醒大家注意的是,不可改變的只是這個變數所儲存的引用,並不是這個引用所指向的物件。在第二種情況下,final的含義與第一種情況相同。實際上對於前兩種情況,有一種更貼切的表述final的含義的描述,那就是,如果一個變數或方法引數被final修飾,就表示它只能被賦值一次,但是JAVA虛擬機器為變數設定的預設值不記作一次賦值。
被final修飾的變數必須被初始化。初始化的方式有以下幾種:
1. 在定義的時候初始化。
2. final變數可以在初始化塊中初始化,不可以在靜態初始化塊中初始化。
3. 靜態final變數可以在靜態初始化塊中初始化,不可以在初始化塊中初始化。
4. final變數還可以在類的構造器中初始化,但是靜態final變數不可以。
通過下面的程式碼可以驗證以上的觀點:
Java程式碼
public class FinalTest {
// 在定義時初始化
public final int A = 10;
public final int B;
// 在初始化塊中初始化
{
B = 20;
}
// 非__________靜態final變數不能在靜態初始化塊中初始化
// public final int C;
// static {
// C = 30;
// }
// 靜態常量,在定義時初始化
public static final int STATIC_D = 40;
public static final int STATIC_E;
// 靜態常量,在靜態初始化塊中初始化
static {
STATIC_E = 50;
}
// 靜態變數不能在初始化塊中初始化
// public static final int STATIC_F;
// {
// STATIC_F = 60;
// }
public final int G;
// 靜態final變數不可以在構造器中初始化
// public static final int STATIC_H;
// 在構造器中初始化
public FinalTest() {
G = 70;
// 靜態final變數不可以在構造器中初始化
// STATIC_H = 80;
// 給final的變數第二次賦值時,編譯會報錯
// A = 99;
// STATIC_D = 99;
}
// final變數未被初始化,編譯時就會報錯
// public final int I;
// 靜態final變數未被初始化,編譯時就會報錯
// public static final int STATIC_J;
}
我們執行上面的程式碼之後出了可以發現final變數(常量)和靜態final變數(靜態常量)未被初始化時,編譯會報錯。
用final修飾的變數(常量)比非final的變數(普通變數)擁有更高的效率,因此我們在實際程式設計中應該儘可能多的用常量來代替普通變數,這也是一個很好的程式設計習慣。
當final用來定義一個方法時,會有什麼效果呢?正如大家所知,它表示這個方法不可以被子類重寫,但是它這不影響它被子類繼承。我們寫段程式碼來驗證一下:
Java程式碼
class ParentClass {
public final void TestFinal() {
System.out.println(“父類–這是一個final方法”);
}
}
public class SubClass extends ParentClass {
/**
* 子類無法重寫(override)父類的final方法,否則編譯時會報錯
*/
// public void TestFinal() {
// System.out.println(“子類–重寫final方法”);
// }
public static void main(String[] args) {
SubClass sc = new SubClass();
sc.TestFinal();
}
}
這裡需要特殊說明的是,具有private訪問許可權的方法也可以增加final修飾,但是由於子類無法繼承private方法,因此也無法重寫它。編譯器在處理private方法時,是按照final方法來對待的,這樣可以提高該方法被呼叫時的效率。不過子類仍然可以定義同父類中的private方法具有同樣結構的方法,但是這並不會產生重寫的效果,而且它們之間也不存在必然聯絡。
最後我們再來回顧一下final用於類的情況。這個大家應該也很熟悉了,因為我們最常用的String類就是final的。由於final類不允許被繼承,編譯器在處理時把它的所有方法都當作final的,因此final類比普通類擁有更高的效率。而由關鍵字abstract定義的抽象類含有必須由繼承自它的子類過載實現的抽象方法,因此無法同時用final和abstract來修飾同一個類。
同樣的道理,final也不能用來修飾介面。 final的類的所有方法都不能被重寫,但這並不表示final的類的屬性(變數)值也是不可改變的,要想做到final類的屬性值不可改變,必須給它增加final修飾,請看下面的例子:
Java程式碼
public final class FinalTest {
int i = 10;
public static void main(String[] args) {
FinalTest ft = new FinalTest();
ft.i = 99;
System.out.println(ft.i);
}
}
執行上面的程式碼試試看,結果是99,而不是初始化時的10。
finally語句
接下來我們一起回顧一下finally的用法。這個就比較簡單了,它只能用在try/catch語句中,
並且附帶著一個語句塊,表示這段語句最終總是被執行。請看下面的程式碼:
Java程式碼
public final class FinallyTest {
public static void main(String[] args) {
try {
throw new NullPointerException();
} catch (NullPointerException e) {
System.out.println(“程式丟擲了異常”);
} finally {
System.out.println(“執行了finally語句塊”);
}
}
}
執行結果說明了finally的作用:
1. 程式丟擲了異常
2. 執行了finally語句塊
請大家注意,捕獲程式丟擲的異常之後,既不加處理,也不繼續向上丟擲異常,並不是良好的程式設計習慣,它掩蓋了程式執行中發生的錯誤,這裡只是方便演示,請不要學習。
那麼,有沒有一種情況使finally語句塊得不到執行呢?大家可能想到了
return、continue、break這三個可以打亂程式碼順序執行語句的規律。那我們就來試試看,這三個語句是否能影響finally語句塊的執行:
Java程式碼
public final class FinallyTest {
// 測試return語句
public ReturnClass testReturn() {
try {
return new ReturnClass();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println(“執行了finally語句”);
}
return null;
}
// 測試continue語句
public void testContinue() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
try {
System.out.println(i);
if (i == 1) {
continue;
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println(“執行了finally語句”);
}
}
}
// 測試break語句
public void testBreak() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
try {
System.out.println(i);
if (i == 1) {
break;
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println(“執行了finally語句”);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
FinallyTest ft = new FinallyTest();
// 測試return語句
ft.testReturn();
System.out.println();
// 測試continue語句
ft.testContinue();
System.out.println();
// 測試break語句
ft.testBreak();
}
}
class ReturnClass {
public ReturnClass() {
System.out.println(“執行了return語句”);
}
}
上面這段程式碼的執行結果如下:
1. 執行了return語句
2. 執行了finally語句
3.
4. 0
5. 執行了finally語句
6. 1
7. 執行了finally語句
8. 2
9. 執行了finally語句
10.
11. 0
12. 執行了finally語句
13. 1
14. 執行了finally語句
很明顯,return、continue和break都沒能阻止finally語句塊的執行。從輸出的結果來看,return語句似乎在 finally語句塊之前執行了,事實真的如此嗎?我們來想想看,return語句的作用是什麼呢?是退出當前的方法,並將值或物件返回。如果 finally語句塊是在return語句之後執行的,那麼return語句被執行後就已經退出當前方法了,finally語句塊又如何能被執行呢?因此,正確的執行順序應該是這樣的:編譯器在編譯return new ReturnClass();時,將它分成了兩個步驟,new ReturnClass()和return,前一個建立物件的語句是在finally語句塊之前被執行的,而後一個return語句是在finally語句塊之後執行的,也就是說finally語句塊是在程式退出方法之前被執行的。同樣,finally語句塊是在迴圈被跳過(continue)和中斷(break)之前被執行的。
finalize方法
最後,我們再來看看finalize,它是一個方法,屬於java.lang.Object類,它的定義如下:
Java程式碼
protected void finalize() throws Throwable { }
眾所周知,finalize()方法是GC(garbage collector)執行機制的一部分,關於GC的知識我們
將在後續的章節中來回顧。
在此我們只說說finalize()方法的作用是什麼呢?
finalize()方法是在GC清理它所從屬的物件時被呼叫的,如果執行它的過程中丟擲了無法捕獲的異常(uncaught exception),GC將終止對改物件的清理,並且該異常會被忽略;直到下一次GC開始清理這個物件時,它的finalize()會被再次呼叫。
請看下面的示例:
Java程式碼
public final class FinallyTest {
// 重寫finalize()方法
protected void finalize() throws Throwable {
System.out.println(“執行了finalize()方法”);
}
public static void main(String[] args) {
FinallyTest ft = new FinallyTest();
ft = null;
System.gc();
}
}
執行結果如下:
• 執行了finalize()方法
程式呼叫了java.lang.System類的gc()方法,引起GC的執行,GC在清理ft物件時呼叫了它的finalize()方法,因此才有了上面的輸出結果。呼叫System.gc()等同於呼叫下面這行程式碼:
Java程式碼
Runtime.getRuntime().gc();
呼叫它們的作用只是建議垃圾收集器(GC)啟動,清理無用的物件釋放記憶體空間,但是GC的啟動並不是一定的,這由JAVA虛擬機器來決定。直到 JAVA虛擬機器停止執行,有些物件的finalize()可能都沒有被執行過,那麼怎樣保證所有物件的這個方法在JAVA虛擬機器停止執行之前一定被呼叫呢?答案是我們可以呼叫System類的另一個方法:
Java程式碼
public static void runFinalizersOnExit(boolean value) {
//other code
}
給這個方法傳入true就可以保證物件的finalize()方法在JAVA虛擬機器停止執行前一定被運行了,不過遺憾的是這個方法是不安全的,它會導致有用的物件finalize()被誤呼叫,因此已經不被贊成使用了。
由於finalize()屬於Object類,因此所有類都有這個方法,Object的任意子類都可以重寫(override)該方法,在其中釋放系統資源或者做其它的清理工作,如關閉輸入輸出流。
通過以上知識的回顧,我想大家對於final、finally、finalize的用法區別已經很清楚了。