关键字: java 面试题 final finally finalize
作者：臧圩人（zangweiren）
final、finally和finalize的区别是什么？
这是一道再经典不过的面试题了，我们在各个公司的面试题中几乎都能看到它的身影。final、finally和finalize虽然长得像孪生三兄弟一样，但是它们的含义和用法却是大相径庭。这一次我们就一起来回顾一下这方面的知识。
final关键字
我们首先来说说final。它可以用于以下四个地方：
- 定义变量，包括静态的和非静态的。
- 定义方法的参数。
- 定义方法。
- 定义类。
我们依次来回顾一下每种情况下final的作用。首先来看第一种情况，如果final修饰的是一个基本类型，就表示这个变量被赋予的值是不可变的，即它是个常量；如果final修饰的是一个对象，就表示这个变量被赋予的引用是不可变的，这里需要提醒大家注意的是，不可改变的只是这个变量所保存的引用，并不是这个引用所指向的对象。在第二种情况下，final的含义与第一种情况相同。实际上对于前两种情况，有一种更贴切的表述final的含义的描述，那就是，如果一个变量或方法参数被final修饰，就表示它只能被赋值一次，但是JAVA虚拟机为变量设定的默认值不记作一次赋值。
被final修饰的变量必须被初始化。初始化的方式有以下几种：
- 在定义的时候初始化。
- final变量可以在初始化块中初始化，不可以在静态初始化块中初始化。
- 静态final变量可以在静态初始化块中初始化，不可以在初始化块中初始化。
- final变量还可以在类的构造器中初始化，但是静态final变量不可以。
通过下面的代码可以验证以上的观点：
Java代码
1. public class FinalTest {
2. // 在定义时初始化
3. public final int A = 10;
4.
5. public final int B;
6. // 在初始化块中初始化
7. {
8. B = 20;
9. }
10.
11. // 非静态final变量不能在静态初始化块中初始化
12. // public final int C;
13. // static {
14. // C = 30;
15. // }
16.
17. // 静态常量，在定义时初始化
18. public static final int STATIC_D = 40;
19.
20. public static final int STATIC_E;
21. // 静态常量，在静态初始化块中初始化
22. static {
23. STATIC_E = 50;
24. }
25.
26. // 静态变量不能在初始化块中初始化
27. // public static final int STATIC_F;
28. // {
29. // STATIC_F = 60;
30. // }
31.
32. public final int G;
33.
34. // 静态final变量不可以在构造器中初始化
35. // public static final int STATIC_H;
36.
37. // 在构造器中初始化
38. public FinalTest() {
39. G = 70;
40. // 静态final变量不可以在构造器中初始化
41. // STATIC_H = 80;
42.
43. // 给final的变量第二次赋值时，编译会报错
44. // A = 99;
45. // STATIC_D = 99;
46. }
47.
48. // final变量未被初始化，编译时就会报错
49. // public final int I;
50.
51. // 静态final变量未被初始化，编译时就会报错
52. // public static final int STATIC_J;
53. }
我们运行上面的代码之后出了可以发现final变量（常量）和静态final变量（静态常量）未被初始化时，编译会报错。
用final修饰的变量（常量）比非final的变量（普通变量）拥有更高的效率，因此我们在实际编程中应该尽可能多的用常量来代替普通变量，这也是一个很好的编程习惯。
当final用来定义一个方法时，会有什么效果呢？正如大家所知，它表示这个方法不可以被子类重写，但是它这不影响它被子类继承。我们写段代码来验证一下：
Java代码
1. class ParentClass {
2. public final void TestFinal() {
3. System.out.println("父类--这是一个final方法");
4. }
5. }
6.
7. public class SubClass extends ParentClass {
8. /**
9. * 子类无法重写（override）父类的final方法，否则编译时会报错
10. */
11. // public void TestFinal() {
12. // System.out.println("子类--重写final方法");
13. // }
14.
15. public static void main(String[] args) {
16. SubClass sc = new SubClass();
17. sc.TestFinal();
18. }
19. }
这里需要特殊说明的是，具有private访问权限的方法也可以增加final修饰，但是由于子类无法继承private方法，因此也无法重写它。编译器在处理private方法时，是按照final方法来对待的，这样可以提高该方法被调用时的效率。不过子类仍然可以定义同父类中的 private方法具有同样结构的方法，但是这并不会产生重写的效果，而且它们之间也不存在必然联系。
最后我们再来回顾一下final用于类的情况。这个大家应该也很熟悉了，因为我们最常用的String类就是final的。由于final类不允许被继承，编译器在处理时把它的所有方法都当作final的，因此final类比普通类拥有更高的效率。而由关键字abstract定义的抽象类含有必须由继承自它的子类重载实现的抽象方法，因此无法同时用final和abstract来修饰同一个类。同样的道理，final也不能用来修饰接口。 final的类的所有方法都不能被重写，但这并不表示final的类的属性（变量）值也是不可改变的，要想做到final类的属性值不可改变，必须给它增加final修饰，请看下面的例子：
Java代码
1. public final class FinalTest {
2.
3. int i = 10;
4.
5. public static void main(String[] args) {
6. FinalTest ft = new FinalTest();
7. ft.i = 99;
8. System.out.println(ft.i);
9. }
10. }运行上面的代码试试看，结果是99，而不是初始化时的10。
finally语句
接下来我们一起回顾一下finally的用法。这个就比较简单了，它只能用在try/catch语句中，并且附带着一个语句块，表示这段语句最终总是被执行。请看下面的代码：
Java代码
1. public final class FinallyTest {
2. public static void main(String[] args) {
3. try {
4. throw new NullPointerException();
5. } catch (NullPointerException e) {
6. System.out.println("程序抛出了异常");
7. } finally {
8. System.out.println("执行了finally语句块");
9. }
10. }
11. }
运行结果说明了finally的作用：
- 程序抛出了异常
- 执行了finally语句块
请大家注意，捕获程序抛出的异常之后，既不加处理，也不继续向上抛出异常，并不是良好的编程习惯，它掩盖了程序执行中发生的错误，这里只是方便演示，请不要学习。
那么，有没有一种情况使finally语句块得不到执行呢？大家可能想到了return、continue、break这三个可以打乱代码顺序执行语句的规律。那我们就来试试看，这三个语句是否能影响finally语句块的执行：
Java代码
1. public final class FinallyTest {
2.
3. // 测试return语句
4. public ReturnClass testReturn() {
5. try {
6. return new ReturnClass();
7. } catch (Exception e) {
8. e.printStackTrace();
9. } finally {
10. System.out.println("执行了finally语句");
11. }
12. return null;
13. }
14.
15. // 测试continue语句
16. public void testContinue() {
17. for (int i = 0; i < 3; i++) {
18. try {
19. System.out.println(i);
20. if (i == 1) {
21. continue;
22. }
23. } catch (Exception e) {
24. e.printStackTrace();
25. } finally {
26. System.out.println("执行了finally语句");
27. }
28. }
29. }
30.
31. // 测试break语句
32. public void testBreak() {
33. for (int i = 0; i < 3; i++) {
34. try {
35. System.out.println(i);
36. if (i == 1) {
37. break;
38. }
39. } catch (Exception e) {
40. e.printStackTrace();
41. } finally {
42. System.out.println("执行了finally语句");
43. }
44. }
45. }
46.
47. public static void main(String[] args) {
48. FinallyTest ft = new FinallyTest();
49. // 测试return语句
50. ft.testReturn();
51. System.out.println();
52. // 测试continue语句
53. ft.testContinue();
54. System.out.println();
55. // 测试break语句
56. ft.testBreak();
57. }
58. }
59.
60. class ReturnClass {
61. public ReturnClass() {
62. System.out.println("执行了return语句");
63. }
64. }
上面这段代码的运行结果如下：
1. 执行了return语句
2. 执行了finally语句
3.
4. 0
5. 执行了finally语句
6. 1
7. 执行了finally语句
8. 2
9. 执行了finally语句
10.
11. 0
12. 执行了finally语句
13. 1
14. 执行了finally语句很明显，return、continue和break都没能阻止finally语句块的执行。从输出的结果来看，return语句似乎在 finally语句块之前执行了，事实真的如此吗？我们来想想看，return语句的作用是什么呢？是退出当前的方法，并将值或对象返回。
如果 finally语句块是在return语句之后执行的，那么return语句被执行后就已经退出当前方法了，finally语句块又如何能被执行呢？因此，正确的执行顺序应该是这样的：编译器在编译return new ReturnClass();时，将它分成了两个步骤，new ReturnClass()和return，前一个创建对象的语句是在finally语句块之前被执行的，而后一个return语句是在finally语句块之后执行的，也就是说finally语句块是在程序退出方法之前被执行的。同样，finally语句块是在循环被跳过（continue）和中断（break）之前被执行的。
finalize方法
最后，我们再来看看finalize，它是一个方法，属于java.lang.Object类，它的定义如下：
Java代码
1. protected void finalize() throws Throwable { }
protected void finalize() throws Throwable { }
众所周知，finalize()方法是GC（garbage collector）运行机制的一部分，关于GC的知识我们将在后续的章节中来回顾。
在此我们只说说finalize()方法的作用是什么呢？
finalize()方法是在GC清理它所从属的对象时被调用的，如果执行它的过程中抛出了无法捕获的异常（uncaught exception），GC将终止对改对象的清理，并且该异常会被忽略；直到下一次GC开始清理这个对象时，它的finalize()会被再次调用。
请看下面的示例：
Java代码
1. public final class FinallyTest {
2. // 重写finalize()方法
3. protected void finalize() throws Throwable {
4. System.out.println("执行了finalize()方法");
5. }
6.
7. public static void main(String[] args) {
8. FinallyTest ft = new FinallyTest();
9. ft = null;
10. System.gc();
11. }
12. }
运行结果如下：
- 执行了finalize()方法
程序调用了java.lang.System类的gc()方法，引起GC的执行，GC在清理ft对象时调用了它的finalize()方法，因此才有了上面的输出结果。调用System.gc()等同于调用下面这行代码：
Java代码
1. Runtime.getRuntime().gc();
Runtime.getRuntime().gc();
调用它们的作用只是建议垃圾收集器（GC）启动，清理无用的对象释放内存空间，但是GC的启动并不是一定的，这由JAVA虚拟机来决定。直到 JAVA虚拟机停止运行，有些对象的finalize()可能都没有被运行过，那么怎样保证所有对象的这个方法在JAVA虚拟机停止运行之前一定被调用呢？答案是我们可以调用System类的另一个方法：
Java代码
1. public static void runFinalizersOnExit(boolean value) {
2. //other code
3. }
给这个方法传入true就可以保证对象的finalize()方法在JAVA虚拟机停止运行前一定被运行了，不过遗憾的是这个方法是不安全的，它会导致有用的对象finalize()被误调用，因此已经不被赞成使用了。
由于finalize()属于Object类，因此所有类都有这个方法，Object的任意子类都可以重写（override）该方法，在其中释放系统资源或者做其它的清理工作，如关闭输入输出流。
通过以上知识的回顾，我想大家对于final、finally、finalize的用法区别已经很清楚了。
