深刻理解Java中final的作用(一):从final的作用剖析String被设计成不可变类的深层原因(一)

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Java中final的作用主要表现在三方面：修饰变量、修饰方法和修饰类。下面就从这两个方面来讲解final的作用。在文末从final及类的设计安全性出发，论述了Java中String为何要被设计成不可变类。

1.final修饰变量

final修饰变量时与C++中的const作用类似，即如果是基本类型变量，则表示其值不能改变；如果是引用类型变量，则表示其一旦初始化，就不能再指向别的对象，但是注意它指向的对象本身的值可以改变(其实这一点也跟C++中的常指针很像）。看下面一个例子即知。

import java.util.*;

class Apple
{
  private float weight;
  public Apple(float weight)
  {
    setWeight(weight);
  }
  public void setWeight(float weight)
  {
    this.weight=weight;
  }
  public void print()
  {
    System.out.println("Weight is "+String.valueOf(weight));
  }
  public void printHashCode()
  {
    System.out.println("HashCode:"+String.valueOf(hashCode()));
  }
}

public class FinalSample
{
  public static void main(String[]args)
  {
    final int a=10;
    //对于final修饰的基本类型变量，一旦初始化后就不能再被修改
    //a=20;
    final Apple apple=new Apple(300f);
    apple.print();
    apple.printHashCode();
    //对于final修饰的引用类型变量，只是其指向不能变，但是其指向的对象本身可以改变。
    apple.setWeight(350f);
    apple.print();
    apple.printHashCode();
  }
}

显然，final修饰的基本类型变量a是不能被改变；由输出的哈希码不变可知apple始终指向同一个对象，但是它指向的这个对象的成员weight却发生了改变。

也正是由于final对于引用类型变量“只能保证指向不变，却不能保证指向的对象本身不变”，所以在构造类时要特别小心，否则很容易被黑客利用。看下面一个例子即知。

import java.util.*;

class AppleTag
{
  private float weight;
  private float size;
  public AppleTag(float weight,float size)
  {
    setWeight(weight);
    setSize(size);
  }
  public void setWeight(float weight)
  {
    this.weight=weight;
  }
  public float getWeight()
  {
    return weight;
   }
  public void setSize(float size)
  {
    this.size=size;
  }
  public float getSize()
  {
    return size;
  }
}
public class Apple
{
  private final AppleTag appleTag;
  public Apple(AppleTag appleTag)
  {
    this.appleTag=appleTag;
  }
  public AppleTag getAppleTag()
  {
    return appleTag;
  }
  public void print()
  {
    System.out.println("Weight:"+String.valueOf(appleTag.getWeight())+
                            " Size:"+String.valueOf(appleTag.getSize()));
  }
   
  public static void main(String[]args)
  {
    AppleTag appleTag=new AppleTag(300f,10.3f);
    Apple apple=new Apple(appleTag);
    apple.print();
   
    appleTag.setWeight(13000f);
    apple.print();
   
    AppleTag tag=apple.getAppleTag();
    tag.setSize(100.3f);
    apple.print();
  }

}

类的设计者本意是想使appleTag一旦被初始化即不被修改，并且刻意不提供set函数以防止其被篡改。但实际上类的使用者却可以从两个地方修改appleTag从而达到改变apple的目的，其中一个地方是利用构造器中的实参进行修改，另一个就是利用getAppleTag()函数的返回值对其进行修改。

显然，本例是由于类的设计不当而释放出过大的权限，使类的使用者将apple的重量和大小修改成了极不合理的值，从而得到错误的结果。那要如何避免这种错误呢？

很简单，就是让final变量与外界充分隔离开，如本例中使类的使用者能获取相应的值，但是无法获取appleTag，代码如下所示：

import java.util.*;

class AppleTag
{
  private float weight;
  private float size;
  public AppleTag(float weight,float size)
  {
    setWeight(weight);
    setSize(size);
  }
  public void setWeight(float weight)
  {
    this.weight=weight;
  }
  public float getWeight()
  {
    return weight;
   }
  public void setSize(float size)
  {
    this.size=size;
  }
  public float getSize()
  {
    return size;
  }
}
public class Apple
{
  private final AppleTag appleTag;
  public Apple(AppleTag appleTag)
  {
    this.appleTag=new AppleTag(appleTag.getWeight(),appleTag.getSize());
  }
  public AppleTag getAppleTag()
  {
    return new AppleTag(appleTag.getWeight(),appleTag.getSize());
  }
  public void print()
  {
    System.out.println("Weight:"+String.valueOf(appleTag.getWeig