29
II: reusing/FinalArguments.java II Использование final с аргументами метода
class Gizmo {
public void spinO {}
}
public class Final Arguments { void with(final Gizmo g) {IIIg = new GizmoO;IIзапрещено -- g объявлено final
}
void without(Gizmo g) {
g = new GizmoO: II Разрешено -- g не является final g.spinO;
}
II void f(final int i) { i++, } II Нельзя изменять. II неизменные примитивы доступны только для чтения: int g(final int i) { return i + 1; } public static void main(String[] args) {
Final Arguments bf = new FinalArgumentsO;
bf .without(null):продолжение &bf with(niil 1),
}
} ///.-
Методы f() и g() показывают, что происходит при передаче методу примитивов с пометкой final: их значение можно прочитать, но изменить его не удастся.
Неизменные методы
Неизменные методы используются по двум причинам. Первая причина — «блокировка» метода, чтобы производные классы не могли изменить его содержание. Это делается по соображениям проектирования, когда вам точно надо знать, что поведение метода не изменится при наследовании.
Второй причиной в прошлом считалась эффективность. В более ранних реализациях Java объявление метода с ключевым словом final позволяло компилятору превращать все вызовы такого метода вовстроенные(inline). Когда компилятор видит метод, объявленный как final, он может (на свое усмотрение) пропустить стандартный механизм вставки кода для проведения вызова метода (занести аргументы в стек, перейти к телу метода, исполнить находящийся там код, вернуть управление, удалить аргументы из стека и распорядиться возвращенным значением) и вместо этого подставить на место вызова копию реального кода, находящегося в теле метода. Таким образом устраняются издержки обычного вызова метода. Конечно, для больших методов подстановка приведет к «разбуханию» программы, и, скорее всего, никаких преимуществ от использования прямого встраивания не будет.
В последних версиях Java виртуальная машина выявляет подобные ситуации и устраняет лишние передачи управления при оптимизации, поэтому использовать final для методов уже не обязательно — и более того, нежелательно.
Спецификаторы final и private
Любой закрытый (private) метод в классе косвенно является неизменным (final) методом. Так как вы не в силах получить доступ к закрытому методу, то не сможете и переопределить его. Ключевое слово final можно добавить к закрытому методу, но его присутствие ни на что не повлияет.
Это может вызвать недоразумения, так как при попытке переопределения закрытого (private) метода, также неявно являющегося final, все вроде бы работает и компилятор не выдает сообщений об ошибках:
//• reusi ng/Fi nalOverri di ngll1usi on.java
// Все выглядет так, будто закрытый (и неизменный) метод
// можно переопределить, но это заблуждение.
import static net mindview.util Print.*,
class WithFinals {
// To же, что и просто private:
private final void f() { printC'WithFinals f()
M
), }
// Также автоматически является final
private void g() { printC'WithFinals.g()"), }
class OverridingPrivate extends WithFinals {
private final void f() {
printC'OverridingPrivate fO").
}
private void g() {
printC'OverridingPrivate g()").
}
}
class 0verridingPrivate2 extends OverridingPrivate {
public final void f() {
print("0verridingPrivate2 f()").
}
public void g() {
print("0verridingPrivate2 g()").
}
public class FinalOverridingll1usion {
public static void main(String[] args) {
0verridingPrivate2 op2 = new 0verridingPrivate2();
op2 f();
op2.g();
// Можно провести восходящее преобразование-
OverridingPrivate op = op2;
// Но методы при этом вызвать невозможно.
//! op f().
//! op.g().
// И то же самое здесь- WithFinals wf = ор2. //! wf.fO, //! wf g();
}
} /* Output: 0verridingPrivate2.f()
0verridingPrivate2.g() */// ~
«Переопределение» применимо только к компонентам интерфейса базового класса. Иначе говоря, вы должны иметь возможность выполнить восходящее преобразование объекта к его базовому типу и вызвать тот же самый метод (это утверждение подробнее обсуждается в следующей главе). Если метод объявлен как private, он не является частью интерфейса базового класса; это просто некоторый код, скрытый внутри класса, у которого оказалось то же имя. Если вы создаете в производном классе одноименный метод со спецификатором public, protected или с доступом в пределах пакета, то он никак не связан с закрытым методом базового класса. Так как privat-метод недоступен и фактически невидим для окружающего мира, он не влияет ни на что, кроме внутренней организации кода в классе, где он был описан.
Неизменные классы
Объявляя класс неизменным (записывая в его определении ключевое слово final), вы показываете, что не собираетесь использовать этот класс в качестве базового при наследовании и запрещаете это делать другим. Другими словами, по какой-то причине структура вашего класса должна оставаться постоянной — или же появление субклассов нежелательно по соображениям безопасности.
// reusing/Jurassic java
// Объявление неизменным всего класса
class SmallBrain {}
final class Dinosaur { int i = 7, int j = 1,
SmallBrain x = new SmallBrain(), void f() {}
}
//
1
class Further extends Dinosaur {}
// Ошибка Нельзя расширить неизменный класс Dinosaur
public class Jurassic {
public static void main(String[] args) { Dinosaur n = new DinosaurO; n.f(). n.i = 40. n.j++.
}
} ///-
Заметьте, что поля класса могут быть, а могут и не быть неизменными, по вашему выбору. Те же правила верны и для неизменных методов вне зависимости от того, объявлен ли класс целиком как final. Объявление класса со спецификатором final запрещает наследование от него — и ничего больше. Впрочем, из-за того, что это предотвращает наследование, все методы в неизменном классе также являются неизменными, поскольку нет способа переопределить их. Поэтому компилятор имеет тот же выбор для обеспечения эффективности выполнения, что и в случае с явным объявлением методов как final. И если вы добавите спецификатор final к методу в классе, объявленном всецело как final, то это ничего не будет значить.
Предостережение
На первый взгляд идея объявления неизменных методов (final) во время разработки класса выглядит довольно заманчиво — никто не сможет переопределить ваши методы. Иногда это действительно так.
Но будьте осторожнее в своих допущениях. Трудно предусмотреть все возможности повторного использования класса, особенно для классов общего назначения. Определяя метод как final, вы блокируете возможность использования класса в проектах других программистов только потому, что сами не могли предвидеть такую возможность.
Хорошим примером служит стандартная библиотека Java. Класс vector Java 1.0/1.1 часто использовался на практике и был бы еще полезнее, если бы по соображениям эффективности (в данном случае эфемерной) все его методы не были объявлены как final. Возможно, вам хотелось бы создать на основе vector производный класс и переопределить некоторые методы, но разработчики почему-то посчитали это излишним. Ситуация выглядит еще более парадоксальной по двум причинам. Во-первых, класс Stack унаследован от Vector, и это значит, что StackестьVector, а это неверно с точки зрения логики. Тем не менее мы видим пример ситуации, в которой сами проектировщики Java используют наследование от Vector. Во-вторых, многие полезные методы класса Vector, такие как addElement() и elementAt(), объявлены с ключевым словом synchronized. Как вы увидите в главе 12, синхронизация сопряжена со значительными издержками во время выполнения, которые, вероятно, сводят к нулю все преимущества от объявления метода как final. Все это лишь подтверждает теорию о том", что программисты не умеют правильно находить области для применения оптимизации. Очень плохо, что такой неуклюжий дизайн проник в стандартную библиотеку Java. (К счастью, современная библиотека контейнеров Java заменяет Vector классом ArrayList, который сделан гораздо более аккуратно и по общепринятым нормам. К сожалению, существует очень много готового кода, написанного с использованием старой библиотеки контейнеров.)
Инициализация и загрузка классов
В традиционных языках программы загружаются целиком в процессе запуска. Далее следует инициализация, а затем программа начинает работу. Процесс инициализации в таких языках должен тщательно контролироваться, чтобы порядок инициализации статических объектов не создавал проблем. Например, в С++ могут возникнуть проблемы, когда один из статических объектов полагает, что другим статическим объектом уже можно пользоваться, хотя последний еще не был инициализирован.
В языке Java таких проблем не существует, поскольку в нем используется другой подход к загрузке. Вспомните, что скомпилированный код каждого класса хранится в отдельном файле. Этот файл не загружается, пока не возникнет такая необходимость. В сущности, код класса загружается только в точке его первого использования. Обычно это происходит при создании первого объекта класса, но загрузка также выполняется при обращениях к статическим полям или методам.
Точкой первого использования также является точка выполнения инициализации статических членов. Все статические объекты и блоки кода инициализируются при загрузке класса в том порядке, в котором они записаны в определении класса. Конечно, статические объекты инициализируются только один раз.
Инициализация с наследованием
Полезно разобрать процесс инициализации полностью, включая наследование, чтобы получить общую картину происходящего. Рассмотрим следующий пример:
// reusing/Beetle java
// Полный процесс инициализации
import static net mindview util Print *.
class Insect {
private int 1 =9. protected int j. InsectO {
System out println("i = " + i + ". j = " + j), J = 39,
}
private static int xl =
printlnitC"Поле static Insect xl инициализировано"), static int printlnit(String s) { print(s). return 47.
public class Beetle extends Insect {
private int k = рппШЩ"Поле Beetle k инициализировано"), public BeetleO {
prtC'k = " + k), prtC'j = " + j).
}
private static int x2 =
printInit("Пoлe static Beetle x2 инициализировано"), public static void main(String[] args) { print("Конструктор Beetle"). Beetle b = new BeetleO;
}
} /*
Поле static Insect.xl инициализировано Поле static Beetle x2 инициализировано Конструктор Beetle i = 9. j = 0
Поле Beetle k инициализировано k = 47
j = 39 */// ~
Запуск класса Beetle в Java начинается с выполнения метода Beetle.main() (статического), поэтому загрузчик пытается найти скомпилированный код класса Beetle (он должен находиться в файле Beetle.class). При этом загрузчик обнаруживает, что у класса имеется базовый класс (о чем говорит ключевое слово extends), который затем и загружается. Это происходит независимо от того, собираетесь вы создавать объект базового класса или нет. (Чтобы убедиться в этом, попробуйте закомментировать создание объекта.)
Если у базового класса имеется свой базовый класс, этот второй базовый класс будет загружен в свою очередь, и т. д. Затем проводится static-инициализация корневого базового класса (в данном случае это Insect), затем следующего за ним производного класса, и т. д. Это важно, так как производный класс и инициализация его static-объектов могут зависеть от инициализации членов базового класса.
В этой точке все необходимые классы уже загружены, и можно переходить к созданию объекта класса. Сначала всем примитивам данного объекта присваиваются значения по умолчанию, а ссылкам на объекты задается значение null — это делается за один проход посредством обнуления памяти. Затем вызывается конструктор базового класса. В нашем случае вызов происходит автоматически, но вы можете явно указать в программе вызов конструктора базового класса (записав его в первой строке описания конструктора Beetle()) с помощью ключевого слова super. Конструирование базового класса выполняется по тем же правилам и в том же порядке, что и для производного класса. После завершения работы конструктора базового класса инициализируются переменные, в порядке их определения. Наконец, выполняется оставшееся тело конструктора.
Резюме