Java 中的 Final、常數與不可變

你好！「修飾符」這個詞你已經很熟悉了。至少，您遇到過存取修飾符（public、private）和 static 修飾符。今天我們來談談特殊的final修飾符。可以說，它「鞏固」了我們計劃中需要持續、明確、不變行為的領域。它可以用在我們程式的三個區域：類別、方法和變數。 讓我們一一分析一下。如果類別聲明包含final修飾符，則表示您不能從該類別繼承。在之前的講座中，我們看到了一個簡單的繼承範例：我們有一個父類別Animal和兩個子類別 -Cat並且Dog

public class Animal {
}

public class Cat extends Animal {
   //..поля и методы класса Cat
}

public class Dog extends Animal {

   //..поля и методы класса Dog
}

但是，如果我們為類別指定Animal修飾符，類別也final將無法從它繼承。 CatDog

public final class Animal {

}

public class Cat extends Animal {

   //ошибка! Cannot inherit from final Animal
}

編譯器立即產生錯誤。Java 中已經實作了許多類別final。您經常使用的最著名的是String. 此外，如果一個類別被聲明為final，那麼它的所有方法也將變為final。這是什麼意思？如果為方法指定了修飾符final，則無法覆寫該方法。例如，我們有一個Animal定義方法的類別voice()。然而，狗和貓的「說話」方式顯然不同。Cat因此，在每個類別中Dog，我們將創建一個方法voice()，但我們將以不同的方式實現它。

public class Animal {

   public void voice() {
       System.out.println("Voice!");
   }
}

public class Cat extends Animal {

   @Override
   public void voice() {
       System.out.println("Meow!");
   }
}

public class Dog extends Animal {

   @Override
   public void voice() {
       System.out.println("Woof!");
   }
}

在類別中Cat，Dog我們重寫了父類別的方法。現在動物會根據它是什麼類物件發出聲音：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       Cat cat = new Cat();
       Dog dog = new Dog();

       cat.voice();
       dog.voice();
   }
}

結論： 喵！緯！ 但是，如果Animal我們在類別中聲明一個方法voice()為final，則無法在其他類別中重新定義它：

public class Animal {

   public final void voice() {
       System.out.println("Voice!");
   }
}


public class Cat extends Animal {

   @Override
   public void voice() {//ошибка! final-метод не может быть переопределен!
       System.out.println("Meow!");
   }
}

然後我們的物件將被迫使用voice()父類別中定義的方法：

public static void main(String[] args) {

   Cat cat = new Cat();
   Dog dog = new Dog();

   cat.voice();
   dog.voice();
}

結論： 聲音！嗓音！ 現在關於final- 變數。否則它們被稱為常量。首先（也是最重要的），分配給常數的第一個值不能改變。它被分配一次並且永遠。

public class Main {

   private static final int CONSTANT_EXAMPLE = 333;

   public static void main(String[] args) {

       CONSTANT_EXAMPLE = 999;//ошибка! Нельзя присвоить новое meaning final-переменной!
   }
}

該常數不需要立即初始化。這可以稍後完成。但首先分配的值將永遠保留。

public static void main(String[] args) {

   final int CONSTANT_EXAMPLE;

   CONSTANT_EXAMPLE = 999;//так делать можно
}

其次，注意變數的名稱。Java 常數有不同的命名約定。這不是我們習慣的駝峰命名法。對於常規變量，我們將其稱為constantExample，但常數的名稱是大寫的，並且在單字之間（如果有多個單字）有一個底線 - “CONSTANT_EXAMPLE”。為什麼需要常數？例如，如果您在程式中不斷使用某些常數值，它們就會派上用場。假設您決定獨自編寫《巫師 4》遊戲並載入史冊。遊戲顯然會不斷使用主角的名字——「利維亞的傑洛特」。最好將這一行和其他英雄的名字分開成一個常數：您需要的值將儲存在一個地方，並且您在第一百萬次輸入時絕對不會出錯。

public class TheWitcher4 {

   private static final String GERALT_NAME = "Геральт из Ривии";
   private static final String YENNEFER_NAME = "Йеннифэр из Венгерберга";
   private static final String TRISS_NAME = "Трисс Меригольд";

   public static void main(String[] args) {

       System.out.println("Ведьмак 4");
       System.out.println("Это уже четвертая часть Ведьмака, а " + GERALT_NAME + " ниHow не определится кто ему" +
               " нравится больше: " + YENNEFER_NAME + " or " + TRISS_NAME);

       System.out.println("Но если вы никогда не играли в Ведьмака - начнем сначала.");
       System.out.println("Главного героя зовут " + GERALT_NAME);
       System.out.println(GERALT_NAME + " - ведьмак, охотник на чудовищ");
   }
}

結論：

Ведьмак 4
Это уже четвертая часть Ведьмака, а Геральт из Ривии ниHow не определится, кто ему нравится больше: Йеннифэр из Венгерберга or Трисс Меригольд.
Но если вы никогда не играли в Ведьмака — начнем сначала.
Главного героя зовут Геральт из Ривии
Геральт из Ривии — ведьмак, охотник на чудовищ

我們把字符的名字拆成了常數，現在肯定不會拼錯了，也不用每次都手寫了。另一個優點是：如果我們最終需要在整個程式中更改變數的值，那麼在一個地方完成就足夠了，而不是在整個程式碼中手動重做:)

不可變類型

在使用 Java 工作期間，您可能已經習慣了程式設計師幾乎完全控制所有物件的狀態。想要建立一個物件Cat。如果我願意的話，我就給它重命名了。如果他願意的話，他可以改變自己的年齡，或是其他什麼。但在 Java 中，有幾種資料型別具有特殊的狀態。它們是不可變的，或說不可變的。這意味著如果一個類別是不可變的，則其物件的狀態不能更改。例子？您可能會感到驚訝，但Immutable類別最著名的例子是String！看起來我們不能改變字串的值？咱們試試：

public static void main(String[] args) {

   String str1 = "I love Java";

   String str2 = str1;//обе переменные-ссылки указывают на одну строку.
   System.out.println(str2);

   str1 = "I love Python";//но поведение str1 ниHow не влияет на str2
   System.out.println(str2);//str2 продолжает указывать на строку "I love Java", хотя str1 уже указывает на другой an object
}

結論： 我愛 Java 我愛 Java 之後我們寫道：

str1 = "I love Python";

帶有字串「I love Java」的物件沒有改變，也沒有消失。它安全地存在，裡面的文字與以前完全相同。代碼：

str1 = "I love Python";

剛剛創建了另一個對象，現在變數str1指向它。但我們無法以任何方式影響「我愛 Java」物件。好吧，讓我們試試看不同的方法吧！該類別String充滿了方法，其中一些似乎可以更改行的狀態！例如，有一個方法replace()。讓我們將本行中的單字「Java」改為單字「Python」！

public static void main(String[] args) {

   String str1 = "I love Java";

   String str2 = str1;//обе переменные-ссылки указывают на одну строку.
   System.out.println(str2);

   str1.replace("Java", "Python");//попробуем изменить состояние str1, заменив слово "Java" на “Python”
   System.out.println(str2);
}

結論： 我愛Java我愛Java 又不行了！也許曲線方法不起作用？讓我們嘗試另一個。例如，substring()。根據傳輸的字元數修剪字串。讓我們將其修剪為前 10 個字元：

public static void main(String[] args) {

   String str1 = "I love Java";

   String str2 = str1;//обе переменные-ссылки указывают на одну строку.
   System.out.println(str2);

   str1.substring(10);//обрезаем исходную строку
   System.out.println(str2);
}

結論： 我愛 Java 我愛 Java 一切都沒有改變。它不應該有。正如我們所說，物件String是不可變的。那麼這些類別方法是什麼呢String？他們可以修剪線條、更改其中的字元等。如果什麼都沒有發生，為什麼還需要它們？他們能！但它們每次都會傳回一個新的字串物件。寫成這樣是沒有用的：

str1.replace("Java", "Python");

- 你不會改變原來的物件。但是，如果將方法的結果寫入新的引用變量，您將立即看到差異！

public static void main(String[] args) {

   String str1 = "I love Java";

   String str2 = str1;//обе переменные-ссылки указывают на одну строку.
   System.out.println(str2);

   String str1AfterReplacement =  str1.replace("Java", "Python");
   System.out.println(str2);

   System.out.println(str1AfterReplacement);
}

這是所有這些方法起作用的唯一方法String。您無法對“我愛 Java”物件執行任何操作。只需建立一個新物件並寫入：“新物件 = 使用“我愛 Java”物件進行一些操作的結果。” 還有哪些其他類型是不可變的？ 現在你肯定需要記住的是——所有基本類型上的包裝類別都是不可變的。 Integer, Byte, Character, Short, Boolean, Long, Double, Float- 所有這些類別都建立不可變物件。這也包括用於創建大數的類別 -BigInteger和BigDecimal。我們最近經歷了例外情況並談到了StackTrace。因此：java.lang.StackTraceElement類別的物件也是不可變的。這是合乎邏輯的：如果有人可以更改堆疊上的數據，則可能會導致所有相關工作失效。想像有人進入StackTrace並將OutOfMemoryError改為FileNotFoundException。您應該使用該堆疊並查找錯誤原因。並且該程式根本不使用文件:)因此，為了安全起見，這些物件被設定為不可變的。嗯，有了StackTraceElement，情況或多或少就很清楚了。為什麼有人想要使字串不可變？如果可以改變他們的價值觀，會出現什麼問題。這可能會更方便：/ 這樣做有幾個原因。首先，節省內存。可以放置不可變的字串String Pool，並且每次都可以使用相同的字串，而不是建立新的字串。其次，安全。例如，任何程式中的大多數登入名稱和密碼都是字串。更改它們的可能性可能會導致授權問題。還有其他原因，但我們在學習 Java 時還沒有觸及它們——我們稍後會回來。