在 Java 中，final 关键字是一个非常重要的修饰符，它可以应用于类、方法和变量，并且在不同的应用场景下有着不同的效果。下面将详细介绍 final 关键字在这三种情况下的作用和效果。

1. final 关键字的作用概述

final 关键字主要用于表示不可改变的概念，即一旦某个元素被 final 修饰，它的值或者状态在初始化之后就不能再被修改。

2. final 应用在类上

当 final 关键字用于修饰类时，这个类被称为最终类，意味着该类不能被继承。这通常用于设计一些不希望被其他类扩展的类，例如 Java 中的 String 类就是一个 final 类。

示例代码：

// 定义一个 final 类
final class FinalClass {
    public void printMessage() {
        System.out.println("This is a final class.");
    }
}

// 以下代码会编译错误，因为 FinalClass 是 final 类，不能被继承
// class SubClass extends FinalClass {
// }

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        FinalClass fc = new FinalClass();
        fc.printMessage();
    }
}

效果：

  • 阻止其他类继承该 final 类，保证类的完整性和安全性，防止类的行为被意外修改。

3. final 应用在方法上

当 final 关键字用于修饰方法时，这个方法被称为最终方法，意味着该方法不能被重写。这通常用于确保方法的实现逻辑不被子类改变。

示例代码：

class ParentClass {
    // 定义一个 final 方法
    public final void finalMethod() {
        System.out.println("This is a final method.");
    }

    public void nonFinalMethod() {
        System.out.println("This is a non-final method.");
    }
}

class ChildClass extends ParentClass {
    // 以下代码会编译错误，因为 finalMethod 是 final 方法，不能被重写
    // @Override
    // public void finalMethod() {
    //     System.out.println("Trying to override final method.");
    // }

    @Override
    public void nonFinalMethod() {
        System.out.println("Overriding non-final method.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ChildClass cc = new ChildClass();
        cc.finalMethod();
        cc.nonFinalMethod();
    }
}

效果：

  • 防止子类重写该 final 方法，确保方法的实现逻辑在整个继承体系中保持不变，提高代码的稳定性和可维护性。

4. final 应用在变量上

当 final 关键字用于修饰变量时，这个变量被称为常量，意味着该变量一旦被赋值，就不能再被重新赋值。final 变量可以分为实例变量、静态变量和局部变量。

示例代码：

class FinalVariableExample {
    // 定义一个 final 实例变量
    final int INSTANCE_FINAL_VARIABLE;

    // 定义一个 final 静态变量
    static final int STATIC_FINAL_VARIABLE = 10;

    public FinalVariableExample() {
        // 实例变量必须在构造函数中初始化
        INSTANCE_FINAL_VARIABLE = 20;
    }

    public void method() {
        // 定义一个 final 局部变量
        final int LOCAL_FINAL_VARIABLE = 30;
        // 以下代码会编译错误，因为 LOCAL_FINAL_VARIABLE 是 final 变量，不能被重新赋值
        // LOCAL_FINAL_VARIABLE = 40;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        FinalVariableExample fve = new FinalVariableExample();
        System.out.println("Instance final variable: " + fve.INSTANCE_FINAL_VARIABLE);
        System.out.println("Static final variable: " + FinalVariableExample.STATIC_FINAL_VARIABLE);
    }
}

效果：

  • 确保变量的值在初始化之后不会被修改，提高代码的安全性和可读性。对于引用类型的 final 变量，虽然引用本身不能改变，但引用所指向的对象的内容是可以改变的。

综上所述，final 关键字在类、方法和变量上的应用各有不同的效果，主要目的是为了保证代码的安全性、稳定性和可维护性。