자바에서 final에 대한 이해

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1. 개요

final 키워드를 떠올릴 때면 그냥 상수로만 생각할 때가 종종 있습니다. final을 클래스, 메서드, 변수에 선언하면 조금씩 할 수 있는 부분들이 제안됩니다. 너무 당연한 내용이지만, 시간이 지니니까 기억에서 사라져버려서 이번에 다시 한번 상기하기 위해 정리를 해보았습니다.

자바에서 final 키워드는 여러 컨텍스트에서 단 한 번만 할당될 수 있는 entity를 정의할 때 사용됩니다. (위키피니아)

final 키워드는 총 3가지에 적용할 수 있습니다. 각각에 대해서 세부적으로 알아보죠. 

• final 변수
• 원시 타입
• 객체 타입
• 클래스 필드
• 메서드 인자
• final 메서드
• final 클래스

2. Final 변수

2.1 원시 타입

로컬 원시 변수에 final로 선언하면 한번 초기화된 변수는 변경할 수 없는 상수값이 됩니다. 

@Test
    public void test_final_primitive_variables() {
        final int x = 1;
        //x = 3; //한번 assign되면 변경할 수 없음.
    }

2.2 객체 타입

객체 변수에 final로 선언하면 그 변수에 다른 참조 값을 지정할 수 없습니다. 원시 타입과 동일하게 한번 쓰여진 변수는 재변경 불가합니다. 단, 객체 자체가 immutable하다는 의미는 아닙니다. 객체의 속성은 변경 가능합니다. 

@Test
    public void test_final_reference_variables() {
        final Pet pet = new Pet();
//        pet = new Pet(); //다른 객체로 변경할수 없음

        pet.setWeight(3); //객체 필드는 변경할 수 있음

    }

2.3 메서드 인자

메서드 인자에 final 키워드를 붙이면, 메서드 안에서 변수값을 변경할 수 없습니다. 

public class Pet {
    int weight;
    public void setWeight(final int weight) {
//        weight = 1; //final 인자는 메서드안에서 변경할 수 없음
    }
}

2.4 맴버 변수

클래스의 맴버 변수에 final로 선언하면 상수값이 되거나 write-once 필드로 한 번만 쓰이게 됩니다. final로 선언하면 초기화되는 시점은 생성자 메서드가 끝나기 전에 초기화가 됩니다. 하지만, static이냐 아니냐에 따라서도 초기화 시점이 달라집니다.

• static final 맴버 변수 (static final int x = 1)
• 값과 함께 선언시 
• 정적 초기화 블록에서 (static initialization block)
• instance final 맴버 변수 (final int x = 1)
• 값과 함께 선언시 
• 인스턴스 초기화 블록에서 (instance initialization block)
• 생성자 메서드에서

2.4.1 인스턴스 초기화 블록 vs 정적 초기화 블록

정적 초기화 블록과 인스턴스 초기화 블록의 차이점을 간단하게 알아봅니다. 

인스턴스 초기화 블록	정적 초기화 블록
객체 생성할때마다 블록이 실행됨 부모 생성자이후에 실행됨 생성자보다 먼저 실행됨	클래스 로드시 한번만 블록이 실행됨

@Test
public void initializeBlockTest() {
    Cat.s_value = 5; //static 초기화 블록 호출됨
    System.out.println("s_value: " + Cat.s_value);

    System.out.println("");
    System.out.println("Cat 객체 생성1");
    Cat cat1 = new Cat();=

    System.out.println("");=
    System.out.println("Cat 객체 생성2");
    Cat cat2 = new Cat();
}

public class Pet {
    public Pet() {
        System.out.println("super construtor : Pet");
    }
}

실행결과는 다음과 같습니다. 정적 초기화 블록은 클래스가 로딩되는 시점에 한 번만 호출되고 static 블록 안에서 static 맴버변수를 초기화 할 수 있습니다.

인스턴스 초기화 블록은 객체를 생성할 때마다 호출되고 자식 객체의 생성자가 호출되기 전에 그리고 부모 생성자 이후에실행됩니다.

public class Cat extends Pet {
    final int i_value;
    static int s_value;

    {
        System.out.println("instance initializer block");
        i_value = 3;
        System.out.println("i_value: " + i_value);
        System.out.println("s_value: " + s_value);
    }

    static {
        System.out.println("static initializer block");
//        System.out.println("i_value: " + i_value); //static 블록에서 필드 접근 안됨
        System.out.println("s_value: " + s_value);
    }

    public Cat() {
        System.out.println("contructor: Cat");
    }
}

내용이 길었네요. 다음은 메서드와 클래스에 final을 선언하면 어떤 차이가 있는지 알아봅시다. 

3. Final 메서드

메서드를 final로 선언하면 상속받은 클래스에서 오버라이드가 불가능하게 됩니다. Dog 객체는 Pet의 makeSound() 메서드를 재정의할 수 없습니다. 언제 사용하면 좋을까요? 구현한 코드의 변경을 원하지 않을 때 사용합니다. side-effect가 있으면 안 되는 자바 코어 라이브러리에서 final로 선언된 부분을 많이 찾을 수 있습니다.

public class Pet {
    public final void makeSound() {
        System.out.println("ahaha");
    }
}

public class Dog extends Pet {
    //final로된 메서드는 override할수 없음
     public void makeSound() { 

     }
}

4. Final 클래스

클래스에 final을 선언하면 상속 자체가 안됩니다. 그냥 클래스 그대로 사용해야 합니다. Util 형식의 클래스나 여러 상수 값을 모아둔 Constants 클래스을 final로 선언합니다. 

public final class Pet {
}


//Pet 클래스가 final 클래스로 선언되어 상속할 수 없음
public class Dog extends Pet {
}

4.1 상수 클래스

상수 값을 모아준 클래스는 굳이 상속해서 쓸 이유는 없겠죠?

public final class Constants {
    public static final int SIZE = 10;
}

//public class SubConstants extends Constants {
//}

4.2 Util 형식의 클래스

JDK에서 String도 final 클래스로 선언되어 있습니다. 자바의 코어 라이브러리이기 때문에 side-effect가 있으면 안 되겠죠. 다른 개발자가 상속을 해서 새로운 SubString을 만들어 라이브러리로 다른 곳에서 사용하게 되면 유지보수, 정상 실행 보장이 어려워질 수 있습니다.

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
}

여기서에 작성된 코드는 github를 참고해주세요. 

참고

• final 
• https://en.wikipedia.org/wiki/Final_(Java)
• https://www.baeldung.com/java-final
• https://djkeh.github.io/articles/Why-should-final-member-variables-be-conventionally-static-in-Java-kor/
• 초기화 블록
• http://freeprog.tistory.com/198
• https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/initial.html