再识 Java 的 final 关键字

本贴最后更新于 2756 天前,其中的信息可能已经物是人非

这是 2011 年时候的一篇博文,大家如果好奇 Solo / Sym 中为何那么多 final 修饰,请看此文。


在 Java 中,我们一般用 final 关键字来定义类字段常量,防止类继承、方法覆写。但其实我们也应该尽可能地使用 final 关键字来修饰方法参数与局部变量。

因为这样做可以使代码更易读,能让阅读者清楚地知道该参数 /变量是不会在被重赋值的,也可以让编译器更好地帮助我们优化生成的字节码。

代码可读性

方法的输入参数是不应该被重新赋值的,细节见重构 Remove Assignments to Parameters

对于局部变量也应该尽可能地使用 final 来修饰,例如折半查找返回中间索引的方法(摘自 Sun JDK):

private static <T> int indexedBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)
{
    int low = 0;
    int high = list.size()-1;
 
    while (low <= high) {
        int mid = (low + high) >>> 1;
        Comparable<? super T> midVal = list.get(mid);
        int cmp = midVal.compareTo(key);
 
        if (cmp < 0)
            low = mid + 1;
        else if (cmp > 0)
            high = mid - 1;
        else
            return mid; // key found
    }
    return -(low + 1);  // key not found
}

其中 mid 标记了中间值索引,midValue 是中间值,cmp 是中间值与待查找值 key 的比较结果,这三个变量在 while 迭代中都是不会被重新赋值的。

另外,入参也没有在方法内部被重赋值。所以改成下面这样是更好的选择:

private static <T> int indexedBinarySearch(final List<? extends Comparable<? super T>> list, final T key)
{
    int low = 0;
    int high = list.size()-1;
 
    while (low <= high) {
        final int mid = (low + high) >>> 1;
        final Comparable<? super T> midVal = list.get(mid);
        final int cmp = midVal.compareTo(key);
 
        if (cmp < 0)
            low = mid + 1;
        else if (cmp > 0)
            high = mid - 1;
        else
            return mid; // key found
    }
    return -(low + 1);  // key not found
}

这样能够给予代码阅读者更多的上下文信息,能更精确地表达实现语义,也有利于避免实现时由于疏忽造成的错误。

当然,有人也许会说太多 final 会造成视觉干扰,影响阅读。其实,这只是个视觉习惯而已 ;-)

编译内联优化

通常,编译器会内联常量表达式,比如方法:

private void test() {
    long i = 88250;
    long j = 219;
 
    long k = i + j;
 
    System.out.println(k);
}

编译生成的字节码:

 private void test();
   Code:
     0:   ldc2_w  #2; //long 88250l
     3:   lstore_1
     4:   ldc2_w  #4; //long 219l
     7:   lstore_3
     8:   lload_1
     9:   lload_3
     10:  ladd
     11:  lstore  5
     13:  getstatic       #6; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     16:  lload   5
     18:  invokevirtual   #7; //Method java/io/PrintStream.println:(J)V
     21:  return

很显然,long i = 88250long j = 219 以及 long k = i + j 这三句语句可以写为常量表达式。改写后的 test 方法:

private void test() {
    final long i = 88250;
    final long j = 219;
 
    final long k = i + j;
 
    System.out.println(k);
}

编译生成的字节码:

private void test();
  Code:
   0:   getstatic       #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   3:   ldc2_w  #3; //long 88469l
   6:   invokevirtual   #5; //Method java/io/PrintStream.println:(J)V
   9:   return

从上面我们可以看出,编译器生成字节码时做了内联处理,即

  • 在引用某常量的地方进行值替换
  • 移除原常量

当然,除了上面提到的使用 final 修饰变量外,final 也可用于类方法字段

修饰方法时要注意内联条件,不是加了 final 编译器就一定会对该方法进行内联,因为至少要考虑二进制兼容性

结论

final 关键字能更有效地表达设计与实现意图,能够有助于减少编码错误,所以我们应该尽可能地使用 final

参考

  • Java

    Java 是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言,是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性。

    3165 引用 • 8206 回帖
  • final
    6 引用 • 25 回帖
  • 优化

    不成熟的优化是万恶之源。

    过度优化实则是劣化。

    31 引用 • 173 回帖

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  • mainlove

    我看 spring hibernate 啥 也没用那么多啊

    1 回复
  • 88250

    用了没坏处,但不知道其他代码为什么不用。

    1 回复
  • Angonger

    因为多了个单词,还可能不止一个…… 我想问下 solo1.6 升级的话 classes 里的配置文件我只把 local 和 latke 两个替成原来的了,还有其他需要替的没有,mail 不算,我的 mail 一直不好用……

    1 回复
  • 88250

    其他不用了,祝升级顺利。

    1 回复
  • Angonger

    已成功!!!哈哈哈

  • zonghua

    站长好厉害,黑客派访问速度又加快了,体验升级

    1 回复
  • 88250 1 赞同

    最近没有优化性能呀....你网速变快了吧是。

    1 回复
  • zonghua 1

    尴尬

  • alanfans

    又学到一招

  • crick77

    至少入参应该用

  • darkfox

    不理解的是,如果 final 这么好,编译器识别也很简单,为什么不做优化?而要在代码里面到处声明 final

    1 回复
  • 88250

    会优化部分。

  • 61260551

    看完了...但是不怎么明白

  • Eddie 1

    主要是为了装逼。

  • virtualpier 1

    恩,又有差不多半个月没仔细看论坛了,学习学习~

  • wizardforcel

    之前学 c++ 的时候老师也跟我们说,引用传参不打算修改一定要加 const

  • pospospos2007 1

    求多发一些这些小知识,以后面试带着去装逼

  • yaochengfly

    感觉用了这个要多打好多字符,还有 jit 编译未必就不能做这种优化

  • yaochengfly 1

    代码可读性方面不做评价,“编译内联优化”, 这个是常量折叠吧。现代编译器做内联优化已经不需要 final 关键字了。参考《Java 性能权威指南

  • nardoge

    我在看 编写可读代码的艺术的时候,看过这个建议

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