1 final 关键字

1.1 final修饰变量

1.1.1 final概述

final单词直译为“最终的“，在Java中可以用来修饰变量、方法和类：

• final修饰的变量：可以初始化，不能再更改
• final修饰的方法：不能在子类中重写
• final修饰的类：不能再被继承派生出子类了

1.1.2 final修饰局部变量

在方法中声明的变量称为局部变量。

局部变量加final修饰以后，只能初始化一次，不能再次更改。因此 final 修饰的变量可以在声明的同时初始化或者在构造函数中初始化。

注意：当引用类型变量被设置为final时候，表示其值就是引用对象的地址值不能再次修改了，但是此时被引用对象的属性或者元素是可以被修改的。

使用final的目的是保护局部变量的值不变，避免在方法运算期间被意外篡改。如果一个需要反复更改的局部变量就不要使用final修饰。

查看如下所示代码：

 

int 类型的变量a添加了 final 修饰符，则被初始化之后将不能被再次赋值。

另外， final 修饰的变量 arr 是int类型的数组，也是只能被初始化一次不能再次被修改。但是因为变量 arr 是引用类型，其值是数组对象的首地址（初始化以后不能再次被修改），即变量arr与数组之间的引用关系不能发生改变了；但是数组的内容是可以改变的。因此可以给数组的元素赋值，但是不能给 arr 重新定义。

1.1.3【案例】final修饰局部变量示例

编写代码，测试 final 修饰的基本类型变量和引用类型变量。

案例示意代码如下：

import java.util.Arrays;
public class FinalDemo1 {public static void main(String[] args) {final int a;a = 8; //第一次为变量赋值，称为初始化System.out.println(a); ////a = 9; //编译错误，a不能再次被修改final int b = 9; //声明变量直接初始化System.out.println(b);//b = 10; //编译错误，不能再次修改final变量//final修饰的引用类型变量：//引用类型变量初始为一个地址值后不能再次修改final int[] arr = {5, 6};//arr中存储的数组地址不能再次修改类//arr引用不能修改，但是被引用对象的内容可以修改arr[0] = 9;System.out.println(Arrays.toString(arr)); //[9, 6]//不可以更改arr变量的值，因为arr是final类型的！//arr = new int[8];final Ball ball = new Ball();ball.d = 10;System.out.println(ball.d);//不能更换ball的值，也就是地址值//ball = null;}
}
class Ball{int d = 5;
}

1.1.4 final修饰方法的参数

Java中方法参数也是一种局部变量，只是其声明位置是方法参数，在接收到传递参数的时候初始化。

在方法参数上可以使用final修饰。final修饰以后也是初始化以后不能再次修改，由于方法参数是在调用方法传递参数值时候初始化的，所以在方法运行期间方法参数变量的值不能修改了。

使用final修饰方法参数的好处也是保护变量的值，避免在方法运行期间参数变量的值被意外篡改。

查看如下代码示例：

 

方法 test 的第二个参数被声明为 final，在方法内部不能再修改其数值了。

1.1.5【案例】final修饰方法参数示例

定义带两个参数的方法（其中一个参数用 final 修饰），编写代码，测试 final 修饰的参数的使用。

案例示意代码如下：

public class FinalDemo2 {public static void main(String[] args) {test(5,6);test(7,8);}public static void test(int a, final int b) {a = 9;//b = 8; //编译错误，不能再次更改变量bSystem.out.println("a:"+a+",b:"+b);}
}

1.1.6 final修饰实例变量

在类中声明的对象属性，由于是属于每个对象实例的变量所以也称为“实例变量”。

final可以修饰实例变量，在final修饰实例变量时候必须直接初始化或者在构造器中初始化，并且实例变量也是在初始化以后不能再次改变了。

使用final修饰实例变量的目的也是保护实例变量，使其值在初始化以后不能改变，避免程序的意外篡改。比如如果希望一个对象的唯一ID编号，在初始化以后不能改了，就可以利用final修饰。

在实际开发中很少使用final修饰的实例变量！主要原因是不方便对象的复用。很多Java底层框架都会利用对象池重复使用对象，避免反复创建销毁对象的性能开销，如果对象属性是final的，就无法再次进行赋值重用对象了！

查看如下代码示例：

 

类 Eoo 的实例变量 a 和 b，都声明为 final，在 main 方法中测试发现，创建 Eoo 对象后，可以访问该属性，但是不能修改它。

1.1.7【案例】final修饰实例变量示例

为类定义 final 修饰的实例变量并编写代码测试其特点。

案例示意代码如下：

public class FinalDemo3 {public static void main(String[] args) {Eoo eoo = new Eoo(8);System.out.println(eoo.a); //5System.out.println(eoo.b); //8//不能再次更改final的实例变量//eoo.a = 9;//eoo.b = 10;Eoo e2 = new Eoo(10);System.out.println(e2.a);System.out.println(e2.b);}
}
class Eoo {//final的属性必须初始化final int a = 5;final int b;public Eoo(int b) {this.b = b;}
}

1.2 final修饰方法

1.2.1 final修饰方法

方法上可以使用final修饰，final的方法在子类中不能被重写修改了。简单理解：final方法不能被重写。final修饰的方法不会影响方法在当前类中的使用，但是如果派生了子类，则在子类中不能重写修改父类中定义的final方法。

final方法的好处是避免被子类使用重写语法修改方法的功能，保护方法的功能是“最终”版本。如果需要保护方法的功能，避免在子类中重写修改，就可以使用final进行声明。

但是在实际工程项目中很少使用final方法，原因是很多框架工具都会采用“动态代理”技术代理（重写）对象的功能，实现灵活的软件功能，如果使用final的方法将直接影响这些框架功能！很多些软件开发企业在编程规范中明确规定：不能声明final方法！

查看如下示例：

 

类 Foo 中的方法 test() 添加了 final 修饰符，可以被子类继承但是不能被子类重写。

1.2.2【案例】final修饰方法示例

为类定义 final 修饰的方法并编写代码测试其特点。

案例示意代码如下：

public class FinalDemo4 {public static void main(String[] args) {Foo foo = new Foo();foo.test();SubFoo sf = new SubFoo();sf.test();}
}
class Foo{public final void test() {System.out.println("Foo.test()");}
}
class SubFoo extends Foo{//public void test() { //编译错误，不能重写Foo中的final方法//    System.out.println("SubFoo.test()");//}
}

1.3 final修饰类

1.3.1 final修饰类

类名也可以使用final修饰，被final修饰的类将不能再派生子类了，也就是终结了类的继承。简单理解：final类不能被继承。

final类的好处和final方法类似，也是可以避免被继承和重写，避免被子类修改功能。Java的很多核心API，都是final类型，这样就保护了这些非常重要的API功能。这些API包括：String、Math、Integer、Double、Long等。这些API都不能派生子类。

在开发中也不允许使用final声明类，原因也是因为声明final类以后，造成很多框架无法采用“动态代理”技术代理扩展对象的功能，很多些软件开发企业在编程规范中明确规定：不能声明final类！

查看如下示例：

 

类Goo添加了 final 修饰符，则不能被继承。

1.3.2【案例】final修饰类示例

定义 final 修饰的类，并编写代码测试其特点。

案例示意代码如下：

public class FinalDemo5 {public static void main(String[] args) {Goo goo = new Goo();goo.test();}
}
final class Goo{public void test() {System.out.println("test()");}
}
//class SubGoo extends Goo{ //编译错误，不能继承final类
//}

2 static 关键字

2.1 静态变量

2.1.1 成员变量

作为类的成员，在类体中声明的变量称为成员变量，成员变量有三种：

• 一种是实例变量：是属于每个对象属性，每个对象中都有一份
• 一种是静态变量：是属于类的变量，只有一份，全体对象共享的同一份变量
• 一种是常量：是不变的常数

成员变量示例如下：

 

2.1.2 静态变量

使用static修饰类的成员变量，称为静态变量。静态变量只有一份，是可以被全体对象共享的一份变量，这点与实例变量有着巨大的差异。实例变量是每个对象实例都有一份的变量。而静态变量是无论用类创建多少对象，都始终唯一的变量。

静态变量和类的信息一起存储在方法区，是属于类的变量。

可以用静态变量存储程序中只有一个就够的数据，比如：办公软件项目中的公司名称和公司LOGO，地图应用中的各类图标，只需要加载一份就可以了。多份相同的数据反而会浪费大量的时间和存储空间。

2.1.3 静态变量的访问

因为静态变量是属于类的变量，所以使用“类名.变量名”访问，在类的内部可以省略类名。

静态变量关键点：

• 静态变量只有一份，可以被全体对象共享
• 软件中只有一份的数据应该使用static修饰

查看如下示例：

 

类Foo定义了静态变量 b，使用 Foo.b 访问。

2.1.4【案例】静态变量示例

在类中定义静态变量，并编写代码测试其特点。

案例示意代码如下：

public class StaticDemo1 {public static void main(String[] args) {Soo s1 = new Soo();Soo s2 = new Soo();s1.a = 8;s2.a = 10;Soo.b = 11; //使用类名访问静态变量System.out.println(s1.a + "," + s1.b); //8,11System.out.println(s2.a + "," + s2.b); //10,11System.out.println(Soo.b); //11 读取静态变量}
}
class Soo{int a;        //实例变量、对象属性static int b; //静态变量
}

2.1.5 静态变量工作原理

在面试中经常有问起静态变量工作原理的。简单的说就是静态变量在类加载期间在方法区中分配，静态变量是属于类的变量。

静态变量的具体工作原理是：

1、Java源文件经过编译得到字节码文件，每个类编译为一个class文件

2、当执行Java程序时候，每用到一个类Java就会自动将对应的字节码加载到方法区

• 创建对象时候会自动加载类
• 访问类的静态属性时候会自动加载类
• 执行类中的静态方法时候会自动加载类
• 字节码文件只加载一次

3、如果类中有静态变量，Java就会在加载类期间将其在方法区中分配出来，静态变量也初始化一次，只有一份

4、创建对象时候按照类中声明的实例变量分配对象的属性，每创建一个对象，就会分配一组对象属性。

工作原理如下图所示：

 

2.1.6 static final

Java中同时使用static final关键字声明“常量”，常量用于声明不会变化的量。比如：数学中的圆周率PI、自然常数e，物理学中的光速C，都是常量。在软件开发中也会将固定不变的数值声明为常量。比如程序中给用户的提示信息，一般是固定值，就可以声明为常量。 如下所示：

public class Message {public static final String MSG_LOGINFAILED = “用户名或密码错误”;public static final String MSG_LOGINSUCC = “登录成功”;
}

2.1.7 常量的细节

软件中不能改变的数据，应该都定义为常量 ：同时使用static final修饰，两个关键字的顺序可以调换。

常量必须初始化，其命名建议都是大写字母，多个单词使用下划线隔开，比如 MAX_VALUE。

Java API中提供了很多常量：

• Math.PI、 Math.E
• Integer.MAX_VALUE、Integer.MIN_VALUE
• Long.MAX_VALUE、Long.MIN_VALUE

2.2 静态方法

2.2.1 静态方法

所谓的静态方法就是在方法声明时候添加static关键字。添加了静态关键字的方法称为静态方法，静态方法是属于类的方法。属于类的方法就可以直接使用类名直接引用方法。比如：Math.random()就是一个静态方法。

查看如下示例：

 

对于 Person 类的 add() 方法，它没有用到当前的属性，则可以定义为静态方法。在使用时，使用类名.方法名() 的方式调用。

2.2.2 静态方法的细节

当一个方法其方法体中没有用到任何当前对象的属性时候，则此方法就可以定义为静态方法。相反如果方法用到了当前对象的数据，就不能定义为静态方法。这也是是否在方法前面添加static关键字的原则。由于静态方法与对象数据无关，所以静态方法可以使用类名直接访问。

静态方法和对象方法还有一个区别就是，静态方法没有隐含的局部变量this。而对象方法中是保护隐含局部变量this，对象方法就是通过这个this引用访问了当前对象的属性和方法。由于这个差别，就有一个现象：静态方法不能访问实例变量和对象方法。

因为main方法也是静态方法，所以main方法也不能访问当前类型的实例变量和对象方法。

2.2.3【案例】静态方法示例

在类中定义静态方法，并编写代码测试其特点。

案例示意代码如下：

public class StaticDemo2 {public static void main(String[] args) {Person.add(7, 8); //用类名调用静态方法Person tom = new Person("Tom");tom.whoru(); //用对象引用调用对象的方法}
}
class Person{String name;public Person(String name) {this.name = name;}public void whoru() {//对象方法中包含隐含局部变量thisSystem.out.println("我是"+this.name);}//如果方法中没有用到当前对象的属性/方法就声明为staticpublic static void add(int a, int b) {//静态方法中没有隐含局部变量thisSystem.out.println(a+b);}
}

2.3 static 其他用法

2.3.1 代码块

在类中可以使用{}定义代码块，代码块在创建对象时候按照顺序执行，其功能与构造器类似，可以用于初始化对象属性。代码示意如下：

class Cell{int a;{//代码块，在创建对象时候执行a = (int)(Math.random()*8);}
}

大多情况下优先使用构造器初始化对象属性，代码块很少被使用，了解即可。

2.3.2 静态代码块

类中使用static修饰的代码块称为静态代码块。

静态代码块在类加载期间执行，因为Java类只加载一次，所以静态代码块也只执行一次。就是因为这个特性，经常用静态代码块初始化类中的静态属性。如：将图片资源定义为静态属性，然后利用静态代码块加载图片文件，初始化静态图片属性。

静态代码块的使用示例如下：

 

2.3.3【案例】静态代码块示例

定义并测试静态代码块，案例示意代码如下：

public class StaticDemo3 {public static void main(String[] args) {//Java会在创建对象之前自动加载类CircleCircle c1 = new Circle();Circle c2 = new Circle();System.out.println(Circle.angle);}
}
class Circle{static double angle; //角static {//静态代码块，在类加载期间执行，只执行一次System.out.println("初始化angle");angle = Math.PI * 2;}
}

2.3.4 静态导入

Java 8 提供了静态导入语法，用于简化静态资源的编码，其语法为：import static。例如：

import static java.lang.Math.PI;
import static java.lang.Math.sin;
import static java.lang.Math.*;

使用示例如下：

 

3 abstract 抽象

3.1 抽象类

3.1.1 什么是抽象类

使用抽象关键字abstract声明的类是抽象类，抽象类不能直接实例化创建对象。

这个定义看上去非常茫然，究其原因是因为在面向对象设计时候，会利用“泛化”将子类的共同属性和方法抽取出来设计出父类，此时的父类往往是半成品类，只包含部分属性和方法，甚至属性值都没有合理初始化，如下图所示：

 

如果直接创建对象并且使用有可能造成各种不理想结果，甚至是异常故障。

可以用抽象父类来解决这个问题。

3.1.2 抽象类示例

为便于理解抽象类的作用，我们先开发一个不使用抽象类的案例，查看此时可能存在的问题。

/*** Person类的作用是为子类提供代码复用*/
public class Person {String name;int age;public void whoru() {System.out.println("我是"+name);}
}
package day07.abstract01;
public class Student extends Person{public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void study() {System.out.println("学习");}
}
package day07.abstract01;
public class Teacher extends Person{public Teacher(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void teach() {System.out.println("讲课");}
}
package day07.abstract01;
public class Worker extends Person{public Worker(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void work() {System.out.println("工作");}
}
package day07.abstract01;
public class AbstractDemo1 {public static void main(String[] args) {Student s = new Student("Tom", 12);Teacher t = new Teacher("Andy", 28);Worker w = new Worker("Jerry", 28);s.whoru();s.study();t.whoru();t.teach();w.whoru();w.work();//问题：如果能够直接创建Person对象，其方法运算结果不理想Person p = new Person();p.whoru();}
}

上面案例的运行结果如下所示：

 

上述运行结果中创建Person类型对象，调用其whoru()方法，得到结果是null。

这个结果并不理想，就像生活中问一个人是谁，回答“佚名”一样。造成这个结果的原因是：泛化出来的父类Person 是个半成品类，创建其对象后，其name属性没有合理初始化，导致输出了name的默认值 null。

如何解决上述问题呢？需要明确表示 Person是一个半成品类，不能直接实例化。

因此，就可以使用abstract修饰一下Person类型，使其成为抽象类，这样Java的编译器就会限制Person类型，不允许其直接实例化创建对象。不能被实例化，就不可能造成后续结果了。所以合理使用abstract类，可以避免创建不应该创建的对象，减少程序的错误。

将上述案例中的Person类声明为抽象类，可避免出现创建半成品实例的情况。案例代码示意如下：

/*** Person类的作用是为子类提供代码复用*/
public abstract class Person {String name;int age;public void whoru() {System.out.println("我是"+name);}
}
package day07.abstract02;
public class AbstractDemo2 {public static void main(String[] args) {Student s = new Student("Tom", 12);Teacher t = new Teacher("Andy", 28);Worker w = new Worker("Jerry", 28);s.whoru();s.study();t.whoru();t.teach();w.whoru();w.work();//问题：如果能够直接创建Person对象，其方法运算结果不理想//Java编译器检查，不允许创建抽象类型的对象！//Person p = new Person();//p.whoru();}
}

3.1.3 抽象类不可以实例化

面向对象设计时候根据子类泛化得到的半成品父类，应该定义为抽象类，这样可以限制创建半成品类的对象，减少意外的错误发生。

正因为抽象类不可以被实例化，因此 abstract 和 final 不可以同时修饰一个类：final 关键字使得类不可被继承，而抽象类既不能能被继承，又不能被实例化，则没有任何意义。

使用抽象类时：

1、在类名前面添加abstract关键字以后就是抽象类了

2、抽象类可以作为父类被子类继承，可以定义变量

3、抽象类不能直接创建对象

3.2 抽象方法

3.2.1 什么是抽象方法

使用abstract关键字声明，不包含方法体的方法称为抽象方法。

这个定义同样晦涩，究其原因是因为在利用泛化设计父类时候，有这种情况全体子类都有相同的方法，但是每个具体方法实现都并不相同，这样只能将方法名抽取到父类，方法体留在每个子类中，这种只有方法名称的方法，就是抽象方法。

3.2.2 抽象方法的语法

抽象方法的语法：

1、使用abstract声明方法，不能有方法体

2、包含抽象方法的类必须声明为抽象类，因为包含抽象方法的类一定是不完整的半成品类

3、子类继承抽象类时候必须重写（实现）抽象方法，否则出现编译错误

• 可以将抽象方法看作父类对子类的行为约定，必须被子类重写实现

实际使用时，如何选择抽象方法？建议规则：每个子类都有，但是每个子类实现都不同的方法泛化为抽象方法！

3.2.3【案例】抽象方法示例

定义抽象类，并包含抽象方法；定义子类继承自抽象类，并重写抽象方法。编写代码测试其特点。

案例示意代码如下：

/*** Person类的作用是为子类提供代码复用* 设计为抽象类，只能被继承，不能创建对象*/
public abstract class Person {String name;int age;public void whoru() {System.out.println("我是"+name);}/*** 日程计划*/public abstract void schedule();
}
package day07.abstract03;
public class Student extends Person {public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void study() {System.out.println("学习");}public void schedule() {System.out.println("吃饭、听课");}
}
package day07.abstract03;
public class Student extends Person {public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void study() {System.out.println("学习");}public void schedule() {System.out.println("吃饭、听课");}
}
package day07.abstract03;
public class Worker extends Person {public Worker(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public void work() {System.out.println("工作");}public void schedule() {System.out.println("吃饭、开车");}
}
package day07.abstract03;
public class AbstractDemo3 {public static void main(String[] args) {Student s = new Student("Tom", 12);Teacher t = new Teacher("Andy", 28);Worker w = new Worker("Jerry", 28);s.schedule();t.schedule();w.schedule();}
}

3.2.4 抽象类的意义

综合抽象类和抽象方法的讲解，可以简单理解抽象类的意义如下：

• 为其子类提供一个公共的类型
• 封装子类中的重复内容（成员变量和方法）
• 定义有抽象方法，子类虽然有不同的实现，但该方法的定义是一致的