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JAVA面试题解惑系列（四）——final、finally和finalize的区别

2013年01月22日 ⁄ 综合 ⁄ 共 7019字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭

作者：臧圩人（zangweiren）
网址：http://zangweiren.javaeye.com

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<<<

final、finally和finalize的区别是什么？

这是一道再经典不过的面试题了，我们在各个公司的面试题中几乎都能看到它的身影。final、finally和finalize虽然长得像孪生三兄弟一样，但是它们的含义和用法却是大相径庭。这一次我们就一起来回顾一下这方面的知识。

我们首先来说说final。它可以用于以下四个地方：

  1. 定义变量，包括静态的和非静态的。
  2. 定义方法的参数。
  3. 定义方法。
  4. 定义类。

我们依次来回顾一下每种情况下final的作用。首先来看第一种情况，如果final修饰的是一个基本类型，就表示这个变量被赋予的值是不可变的，即它是
个常量；如果final修饰的是一个对象，就表示这个变量被赋予的引用是不可变的，这里需要提醒大家注意的是，不可改变的只是这个变量所保存的引用，并不
是这个引用所指向的对象。在第二种情况下，final的含义与第一种情况相同。实际上对于前两种情况，有一种更贴切的表述final的含义的描述，那就
是，如果一个变量或方法参数被final修饰，就表示它只能被赋值一次，但是JAVA虚拟机为变量设定的默认值不记作一次赋值。

被final修饰的变量必须被初始化。初始化的方式有以下几种：

  1. 在定义的时候初始化。
  2. final变量可以在初始化块中初始化，不可以在静态初始化块中初始化。
  3. 静态final变量可以在静态初始化块中初始化，不可以在初始化块中初始化。
  4. final变量还可以在类的构造器中初始化，但是静态final变量不可以。

通过下面的代码可以验证以上的观点：

Java代码 复制代码
  1. public


     
    class


     FinalTest {   
  2.     
    // 在定义时初始化

      
  3.     
    public


     
    final


     
    int


     A = 
    10

    ;   
  4.   
  5.     
    public


     
    final


     
    int


     B;   
  6.     
    // 在初始化块中初始化

      
  7.     {   
  8.         B = 
    20

    ;   
  9.     }   
  10.   
  11.     
    // 非静态final变量不能在静态初始化块中初始化

      
  12.     
    // public final int C;

      
  13.     
    // static {

      
  14.     
    // C = 30;

      
  15.     
    // }

      
  16.   
  17.     
    // 静态常量，在定义时初始化

      
  18.     
    public


     
    static


     
    final


     
    int


     STATIC_D = 
    40

    ;   
  19.   
  20.     
    public


     
    static


     
    final


     
    int


     STATIC_E;   
  21.     
    // 静态常量，在静态初始化块中初始化

      
  22.     
    static


     {   
  23.         STATIC_E = 
    50

    ;   
  24.     }   
  25.   
  26.     
    // 静态变量不能在初始化块中初始化

      
  27.     
    // public static final int STATIC_F;

      
  28.     
    // {

      
  29.     
    // STATIC_F = 60;

      
  30.     
    // }

      
  31.   
  32.     
    public


     
    final


     
    int


     G;   
  33.   
  34.     
    // 静态final变量不可以在构造器中初始化

      
  35.     
    // public static final int STATIC_H;

      
  36.   
  37.     
    // 在构造器中初始化

      
  38.     
    public


     FinalTest() {   
  39.         G = 
    70

    ;   
  40.         
    // 静态final变量不可以在构造器中初始化

      
  41.         
    // STATIC_H = 80;

      
  42.   
  43.         
    // 给final的变量第二次赋值时，编译会报错

      
  44.         
    // A = 99;

      
  45.         
    // STATIC_D = 99;

      
  46.     }   
  47.   
  48.     
    // final变量未被初始化，编译时就会报错

      
  49.     
    // public final int I;

      
  50.   
  51.     
    // 静态final变量未被初始化，编译时就会报错

      
  52.     
    // public static final int STATIC_J;

      
  53. }  


我们运行上面的代码之后出了可以发现final变量（常量）和静态final变量（静态常量）未被初始化时，编译会报错。

用final修饰的变量（常量）比非final的变量（普通变量）拥有更高的效率，因此我们在实际编程中应该尽可能多的用常量来代替普通变量，这也是一个很好的编程习惯。

 

当final用来定义一个方法时，会有什么效果呢？正如大家所知，它表示这个方法不可以被子类重写，但是它这不影响它被子类继承。我们写段代码来验证一下：

Java代码 复制代码
  1. class


     ParentClass {   
  2.     
    public


     
    final


     
    void


     TestFinal() {   
  3.         System.out.println(
    "父类--这是一个final方法"

    );   
  4.     }   
  5. }   
  6.   
  7. public


     
    class


     SubClass 
    extends


     ParentClass {   
  8.     
    /**

     
  9.      * 子类无法重写（override）父类的final方法，否则编译时会报错

     
  10.      */

      
  11.     
    // public void TestFinal() {

      
  12.     
    // System.out.println("子类--重写final方法");

      
  13.     
    // }

      
  14.        
  15.     
    public


     
    static


     
    void


     main(String[] args) {   
  16.         SubClass sc = 
    new


     SubClass();   
  17.         sc.TestFinal();   
  18.     }   
  19. }  

这里需要特殊说明的是，具有private访问权限的方法也可以增加final修饰，但是由于子类无法继承private方法，因此也无法重写它。编译器
在处理private方法时，是按照final方法来对待的，这样可以提高该方法被调用时的效率。不过子类仍然可以定义同父类中的private方法具有
同样结构的方法，但是这并不会产生重写的效果，而且它们之间也不存在必然联系。

最后我们再来回顾一下final用于类的情况。这个大家应该也很熟悉了，因为我们最常用的String类就是final的。由于final类不允许被继
承，编译器在处理时把它的所有方法都当作final的，因此final类比普通类拥有更高的效率。final的类的所有方法都不能被重写，但这并不表示
final的类的属性（变量）值也是不可改变的，要想做到final类的属性值不可改变，必须给它增加final修饰，请看下面的例子：

Java代码 复制代码
  1. public


     
    final


     
    class


     FinalTest {   
  2.   
  3.     
    int


     i = 
    10

    ;   
  4.   
  5.     
    public


     
    static


     
    void


     main(String[] args) {   
  6.         FinalTest ft = 
    new


     FinalTest();   
  7.         ft.i = 
    99

    ;   
  8.         System.out.println(ft.i);   
  9.     }   
  10. }  

运行上面的代码试试看，结果是99，而不是初始化时的10。

接下来我们一起回顾一下finally的用法。这个就比较简单了，它只能用在try/catch语句中，并且附带着一个语句块，表示这段语句最终总是被执行。请看下面的代码：

Java代码 复制代码
  1. public


     
    final


     
    class


     FinallyTest {   
  2.     
    public


     
    static


     
    void


     main(String[] args) {   
  3.         
    try


     {   
  4.             
    throw


     
    new


     NullPointerException();   
  5.         } 
    catch


     (NullPointerException e) {   
  6.             System.out.println(
    "程序抛出了异常"

    );   
  7.         } 
    finally


     {   
  8.             System.out.println(
    "执行了finally语句块"

    );   
  9.         }   
  10.     }   
  11. }  

运行结果说明了finally的作用：

  1. 程序抛出了异常
  2. 执行了finally语句块

请大家注意，捕获程序抛出的异常之后，既不加处理，也不继续向上抛出异常，并不是良好的编程习惯，它掩盖了程序执行中发生的错误，这里只是方便演示，请不要学习。

那么，有没有一种情况使finally语句块得不到执行呢？大家可能想到了return、continue、break这三个可以打乱代码顺序执行语句的规律。那我们就来试试看，这三个语句是否能影响finally语句块的执行：

Java代码 复制代码
  1. public


     
    final


     
    class


     FinallyTest {   
  2.   
  3.     
    // 测试return语句

      
  4.     
    public


     ReturnClass testReturn() {   
  5.         
    try


     {   
  6.             
    return


     
    new


     ReturnClass();   
  7.         } 
    catch


     (Exception e) {   
  8.             e.printStackTrace();   
  9.         } 
    finally


     {   
  10.             System.out.println(
    "执行了finally语句"

    );   
  11.         }   
  12.         
    return


     
    null


    ;   
  13.     }   
  14.   
  15.     
    // 测试continue语句

      
  16.     
    public


     
    void


     testContinue() {   
  17.         
    for


     (
    int


     i = 
    0

    ; i < 
    3

    ; i++) {   
  18.             
    try


     {   
  19.                 System.out.println(i);   
  20.                 
    if


     (i == 
    1

    ) {   
  21.                     
    continue


    ;   
  22.                 }   
  23.             } 
    catch


     (Exception e) {   
  24.                 e.printStackTrace();   
  25.             } 
    finally


     {   
  26.                 System.out.println(
    "执行了finally语句"

    );   
  27.             }   
  28.         }   
  29.     }   
  30.   
  31.     
    // 测试break语句

      
  32.     
    public


     
    void


     testBreak() {   
  33.         
    for


     (
    int


     i = 
    0

    ; i < 
    3

    ; i++) {   
  34.             
    try


     {   
  35.                 System.out.println(i);   
  36.                 
    if


     (i == 
    1

    ) {   
  37.                     
    break


    ;   
  38.                 }   
  39.             } 
    catch


     (Exception e) {   
  40.                 e.printStackTrace();   
  41.             } 
    finally


     {   
  42.                 System.out.println(
    "执行了finally语句"

    );   
  43.             }   
  44.         }   
  45.     }   
  46.   
  47.     
    public


     
    static


     
    void


     main(String[] args) {   
  48.         FinallyTest ft = 
    new


     FinallyTest();   
  49.         
    // 测试return语句

      
  50.         ft.testReturn();   
  51.         System.out.println();   
  52.         
    // 测试continue语句

      
  53.         ft.testContinue();   
  54.         System.out.println();   
  55.         
    // 测试break语句

      
  56.         ft.testBreak();   
  57.     }   
  58. }   
  59.   
  60. class


     ReturnClass {   
  61.     
    public


     ReturnClass() {   
  62.         System.out.println(
    "执行了return语句"

    );   
  63.     }   
  64. }  

上面这段代码的运行结果如下：

  1. 执行了return语句
  2. 执行了finally语句
  3.  
  4. 0
  5. 执行了finally语句
  6. 1
  7. 执行了finally语句
  8. 2
  9. 执行了finally语句
  10.  
  11. 0
  12. 执行了finally语句
  13. 1
  14. 执行了finally语句

很明显，return、continue和break都没能阻止finally语句块的执行。从输出的结果来看，return语
句似乎在finally语句块之前执行了，事实真的如此吗？我们来想想看，return语句的作用是什么呢？是退出当前的方法，并将值或对象返回。如果
finally语句块是在return语句之后执行的，那么return语句被执行后就已经退出当前方法了，finally语句块又如何能被执行呢？因
此，正确的执行顺序应该是这样的：编译器在编译return new ReturnClass();时，将它分成了两个步骤，new
ReturnClass()和return，前一个创建对象的语句是在finally语句块之前被执行的，而后一个return语句是在finally语
句块之后执行的，也就是说finally语句块是在程序退出方法之前被执行的。同样，finally语句块是在循环被跳过（continue）和中断
（break）之前被执行的。

最后，我们再来看看finalize，它是一个方法，属于java.lang.Object类，它的定义如下：

Java代码 复制代码
  1. protected


     
    void


     finalize() 
    throws


     Throwable { }  

众所周知，finalize()方法是GC（garbage collector）运行机制的一部分，关于GC的知识我们将在后续的章节中来回顾。

在此我们只说说finalize()方法的作用是什么呢？

finalize()方法是在GC清理它所从属的对象时被调用的，如果执行它的过程中抛出了无法捕获的异常（uncaught
exception），GC将终止对改对象的清理，并且该异常会被忽略；直到下一次GC开始清理这个对象时，它的finalize()会被再次调用。

请看下面的示例：

Java代码 复制代码
  1. public


     
    final


     
    class


     FinallyTest {   
  2.     
    // 重写finalize()方法

      
  3.     
    protected


     
    void


     finalize() 
    throws


     Throwable {   
  4.         System.out.println(
    "执行了finalize()方法"

    );   
  5.     }   
  6.   
  7.     
    public


     
    static


     
    void


     main(String[] args) {   
  8.         FinallyTest ft = 
    new


     FinallyTest();   
  9.         ft = 
    null


    ;   
  10.         System.gc();   
  11.     }   
  12. }  

运行结果如下：

  • 执行了finalize()方法

程序调用了java.lang.System类的gc()方法，引起GC的执行，GC在清理ft对象时调用了它的finalize()方法，因此才有了上面的输出结果。调用System.gc()等同于调用下面这行代码：

Java代码 复制代码
  1. Runtime.getRuntime().gc();  

调用它们的作用只是建议垃圾收集器（GC）启动，清理无用的对象释放内存空间，但是GC的启动并不是一定的，这由JAVA虚拟机来决定。直到JAVA虚拟
机停止运行，有些对象的finalize()可能都没有被运行过，那么怎样保证所有对象的这个方法在JAVA虚拟机停止运行之前一定被调用呢？答案是我们
可以调用System类的另一个方法：

Java代码 复制代码
  1. public


     
    static


     
    void


     runFinalizersOnExit(
    boolean


     value) {   
  2.     
    //other code

      
  3. }  

给这个方法传入true就可以保证对象的finalize()方法在JAVA虚拟机停止运行前一定被运行了，不过遗憾的是这个方法是不安全的，它会导致有用的对象finalize()被误调用，因此已经不被赞成使用了。

由于finalize()属于Object类，因此所有类都有这个方法，Object的任意子类都可以重写（override）该方法，在其中释放系统资源或者做其它的清理工作，如关闭输入输出流。

通过以上知识的回顾，我想大家对于final、finally、finalize的用法区别已经很清楚了。

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