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final, finally, finalize 三者有什么不同?

夜晨

夜晨

发布时间:2025-09-04 21:09:01

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来源于php中文网

原创

final用于定义不可变的变量、方法或类,保障不变性与安全性;finally确保异常处理中资源清理代码的执行;finalize是已被废弃的对象回收前清理方法,因不确定性与性能问题不推荐使用。

final, finally, finalize 三者有什么不同?

final
finally
finalize
这三个词,在Java(以及一些其他编程语言)的语境下,虽然长得像“三兄弟”,但它们各自扮演的角色和背后的设计哲学却截然不同。简单来说,
final
关乎不变性与限制
finally
确保代码的必然执行,而
finalize
则是一个过时且不推荐使用的资源清理机制

解决方案

这三个关键字或方法,尽管在拼写上仅一字之差,但在Java编程中却有着截然不同的用途和生命周期。理解它们的区别,是写出健壮、高效Java代码的基础。

final
关键字:
final
是一个修饰符,它用来声明一个实体是“最终的”,意味着它不能被改变、重写或继承。它的作用范围非常广:

  • 修饰变量: 当一个局部变量、实例变量或静态变量被
    final
    修饰时,它就成了一个常量,一旦被赋值,其值(对于基本类型)或引用(对于对象类型)就不能再改变。这意味着你不能给它重新赋值。对于对象引用,
    final
    只是保证引用本身不变,对象内部的状态依然可以改变(除非对象本身是不可变的)。
  • 修饰方法:
    final
    修饰的方法不能被子类重写(Override)。这通常用于确保某个方法的行为在继承体系中保持一致,或者为了实现某些设计模式(比如模板方法模式)。
  • 修饰类:
    final
    修饰的类不能被继承。这意味着它不能有子类。Java标准库中许多核心类,如
    String
    Integer
    等都是
    final
    类,这通常是为了安全、效率或设计上的完整性考虑。

finally
块:
finally
try-catch-finally
语句结构中的一个代码块。它的核心作用是保证其中的代码无论如何都会被执行,无论
try
块中是否发生异常,或者
try
块是否正常结束。

  • 目的: 主要用于资源清理工作,比如关闭文件流、数据库连接、网络连接等。这样可以避免资源泄漏,即使在程序执行过程中遇到意想不到的错误。
  • 执行时机:
    finally
    块会在
    try
    块和
    catch
    块执行之后,但在
    try
    语句(或
    catch
    语句)返回之前执行。即使
    try
    块中有
    return
    语句,
    finally
    块也会先执行。只有在JVM退出或遇到
    System.exit()
    等极端情况时,
    finally
    块才可能不会执行。

finalize()
方法:
finalize()
java.lang.Object
类中定义的一个方法。它的设计初衷是作为对象被垃圾回收器(Garbage Collector, GC)回收前执行的“遗言”。

  • 目的: 理论上,可以在
    finalize()
    方法中执行一些资源清理操作,比如关闭文件句柄、释放非Java内存资源等。
  • 执行时机: 它是由GC在检测到对象不再被引用时,但在真正销毁对象之前,异步调用的。
  • 问题: 现代Java编程中,
    finalize()
    方法被强烈不推荐使用。原因在于其执行时机不确定、性能开销大、可能导致资源泄漏、甚至可能复活对象等诸多问题。它就像一个不可靠的“后事处理员”,你永远不知道它什么时候来,甚至它可能根本不来。

为什么
final
是Java中实现不变性(Immutability)的关键?

在我看来,

final
关键字在构建不可变对象(Immutability)方面扮演着一个基石性的角色,它不仅仅是防止变量被重新赋值那么简单,更是一种强大的设计契约。当我们说一个对象是不可变的,通常意味着它的状态在创建之后就不能再改变了。这对于编写并发程序、提高代码可读性和安全性至关重要。

final
变量是实现不可变性的核心。如果你有一个类,它的所有实例字段都被声明为
final
,并且这些字段本身也是不可变类型(例如
String
Integer
等),或者它们是可变类型但通过深拷贝(defensive copying)来确保外部无法修改内部状态,那么这个对象就具备了不可变性。比如:

public final class ImmutablePoint {
    private final int x;
    private final int y;

    public ImmutablePoint(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() { return x; }
    public int getY() { return y; }

    // 没有setter方法
    // 也没有方法可以改变x或y的值
}

在这个

ImmutablePoint
例子中,
x
y
final
修饰,一旦构造函数赋值后,它们的值就不能再变了。同时,类本身被
final
修饰,防止被继承,进一步巩固了其不可变性。

不可变性带来的好处是巨大的:

  • 线程安全: 不可变对象天生就是线程安全的,因为它们的状态不会改变,多个线程可以同时访问而无需担心同步问题。这大大简化了并发编程
  • 可预测性: 一旦创建,对象的状态就固定了,这使得代码更容易理解和推理,减少了意外副作用的可能性。
  • 缓存: 不可变对象可以安全地被缓存,因为你不需要担心它们会在缓存之外被修改。
  • 哈希表键: 它们是作为
    HashMap
    HashSet
    的键的理想选择,因为它们的哈希码在整个生命周期中保持不变。

所以,

final
不仅仅是一个语法糖,它是一种编程思想的体现,它帮助我们构建更健壮、更易于维护的系统。

finally
块在异常处理中扮演着怎样的角色,它与
try-with-resources
有何关联?

finally
块在Java的异常处理机制中,扮演着“无论如何都要完成任务”的角色。它的主要职责是确保在
try
块(无论是否发生异常)或
catch
块执行后,某些关键的清理代码能够被执行。这对于资源管理至关重要,比如关闭文件、数据库连接、网络套接字等,以防止资源泄漏。

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下载

想象一下,如果你打开了一个文件,但在处理过程中抛出了异常,如果没有

finally
块来关闭文件,那么文件句柄就会一直被占用,最终可能导致系统资源耗尽。

一个典型的

finally
使用场景是这样的:

FileInputStream fis = null;
try {
    fis = new FileInputStream("file.txt");
    // 读取文件内容...
    // 假设这里可能抛出IOException
} catch (IOException e) {
    System.err.println("文件操作失败: " + e.getMessage());
} finally {
    if (fis != null) {
        try {
            fis.close(); // 确保文件流被关闭
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("关闭文件流失败: " + e.getMessage());
        }
    }
}

这段代码虽然有效,但存在一些冗余,特别是关闭资源的逻辑需要嵌套

try-catch
,使得代码显得有些笨重。

这时候,Java 7 引入的

try-with-resources
语句就如同救星一般出现了。它是一种语法糖,专门用来简化那些实现了
java.lang.AutoCloseable
接口的资源的自动管理。它的核心思想是:只要在
try
关键字后面的括号中声明并初始化资源,这些资源就会在
try
块执行完毕后(无论正常结束还是异常退出)被自动关闭,无需显式地编写
finally
块。

使用

try-with-resources
,上面的例子可以被极大地简化和优化:

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt")) {
    // 读取文件内容...
    // 假设这里可能抛出IOException
} catch (IOException e) {
    System.err.println("文件操作失败或关闭文件流失败: " + e.getMessage());
}

可以看到,

try-with-resources
极大地提升了代码的简洁性和可读性,同时确保了资源的正确释放。它在底层其实就是编译器帮我们自动生成了一个
finally
块来关闭资源。所以,可以说
try-with-resources
finally
块在特定场景下的一种更优雅、更安全的替代方案,它避免了手动管理资源的繁琐和潜在错误。在现代Java编程中,只要资源实现了
AutoCloseable
接口,都应该优先考虑使用
try-with-resources

Java的
finalize()
方法为什么被强烈不推荐使用,它有哪些潜在的问题?

finalize()
方法在Java的早期版本中,被设计为一种在对象被垃圾回收器(GC)销毁前执行清理操作的机制。听起来很美好,对吧?一个对象在“临终”前还能做点什么。但实践证明,这个方法带来的问题远多于其解决的问题,因此在现代Java编程中,它被强烈不推荐使用,甚至可以说,除非你对JVM和GC有极其深入的理解,并且有非常特殊的需求,否则永远不要碰它。

finalize()
方法的潜在问题主要体现在以下几个方面:

  1. 执行时机不确定性: 这是最致命的问题。
    finalize()
    方法的调用是由GC决定的,而GC的运行是异步的、非确定性的。你无法预测一个对象的
    finalize()
    方法何时会被调用,甚至不能保证它一定会被调用(比如程序在GC运行前就退出了)。这意味着你不能依赖它来释放关键资源,因为资源可能长时间得不到释放,导致泄漏。
  2. 性能开销: 拥有
    finalize()
    方法的对象,在垃圾回收过程中需要额外的处理。GC在回收这些对象时,需要将它们放入一个特殊的队列,等待一个单独的线程去执行
    finalize()
    方法。这会增加GC的负担,降低回收效率,影响应用程序的整体性能。
  3. 可能导致资源泄漏: 如果
    finalize()
    方法中出现异常,并且这个异常没有被捕获,那么这个异常会被忽略,但
    finalize()
    线程可能会终止,导致其他等待执行
    finalize()
    方法的对象永远得不到清理。
  4. 对象复活(Resurrection):
    finalize()
    方法中,你可以让一个对象重新被引用,从而阻止它被回收。这被称为“对象复活”,它使得对象的生命周期变得极其复杂和难以预测,是典型的反模式。
  5. 不确定性导致的调试困难: 由于其执行时机和行为的不可预测性,一旦出现与
    finalize()
    相关的问题,调试将变得异常困难。你很难重现问题,也难以追踪问题根源。
  6. 与现代资源管理机制的冲突: 现代Java已经有了更好的资源管理方式,比如前面提到的
    try-with-resources
    语句,以及更底层的
    java.lang.ref.Cleaner
    (用于更复杂的非Java内存资源清理场景)。这些机制提供了确定性、高效且安全的资源释放方式,完全取代了
    finalize()
    的作用。

我的建议是:忘掉

finalize()
方法吧。 如果你需要清理资源,请使用
try-with-resources
。如果资源不属于
AutoCloseable
范畴,那么请提供一个显式的
close()
方法,并在使用完毕后手动调用它。这才是确保资源被及时、正确释放的可靠途径。
finalize()
就像一个被遗弃的旧工具,虽然还在那里,但已经无人问津,因为它带来的麻烦远超其价值。

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