全能开发工程师的必备知识：public final class

一、什么是public final class

在Java中，public final class是一种类，它被设计成不能被继承的类。也就是说，如果我们将一个类声明为public final class，那么它将不能够被其他类继承。同时，该类的所有实例方法都将被默认指定为final，即不能够被子类重写。

public final class Example {
  final int x = 10;
  final int y;

  public Example() {
    y = 20;
  }

  public final void printXY() {
    System.out.println("x: " + x + ", y: " + y);
  }
}

在上面的示例中，我们定义了一个public final class类Example，它有一个实例变量x和一个非默认构造函数，该类的实例方法printXY()被定义为final。

二、public final class的优点

声明一个类为public final class的主要优点是为了确保类的完整性和安全性，这里列举一些其他的优点：

1. 高效性：public final class编译后被优化，执行速度更快。

2. 安全性：如果一个类是final类型，它的方法被锁定，不允许在运行时修改实现，从而防止了安全漏洞。

3. 可靠性：final类型的类不支持扩展，程序运行时可以保证其中的算法遵循固定的规则，从而更可靠。

三、public final class的应用场景

由于public final class的优点，我们可以使用它来实现一些特定的设计模式，比如：

1. 工具类：一些常见的工具类（例如字节转换、时间处理）通常被实现为public final class类型，以确保类的完整性。

public final class ConvertUtils {
  private ConvertUtils(){}

  public static int bytesToInt(byte[] bytes) {
    int result = 0;
    for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
      result = (result << 8) + (bytes[i] & 0xff);
    }
    return result;
  }
}

在上面的示例中，我们定义了一个public final class类型的工具类ConvertUtils，它的实例方法被默认为final，以保证类的完整性。

2. 不可变类：如果我们需要定义一些不可变的类，那么我们可以将它们定义为public final class类型。

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

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

  public int getX() {
    return x;
  }

  public int getY() {
    return y;
  }
}

在上面的示例中，我们定义了一个不可变类ImmutableClass，因为它所有的实例变量都是final类型，不能够在运行时被修改，从而确保了类的不可变性。

四、public final class与单例模式的结合应用

在Java中，单例模式是一种常用的设计模式，可用于创建只有一个对象实例的类。如果我们结合public final class和单例模式，就可以确保只有一个不可变的实例对象，并且该对象不能被继承。

public final class SingletonClass {
  private static SingletonClass instance = null;
  public final int x = 10;

  private SingletonClass() {}

  public static SingletonClass getInstance() {
    if (instance == null) {
      synchronized (SingletonClass.class) {
        if (instance == null) {
          instance = new SingletonClass();
        }
      }
    }
    return instance;
  }

  public final void printX() {
    System.out.println("x: " + x);
  }
}

在上面的示例中，我们结合public final class和单例模式定义了一个SingletonClass类，它有一个实例变量x，可以通过getInstance()方法获取该类的唯一实例。同时，它的实例方法printX()被定义为final，无法被继承类重写。

五、总结

public final class是一种具有特殊性质的类，在我们的开发中可以用来提高程序的安全性、稳定性和可靠性。它可以结合不同的设计模式来应用于不同的场景，如工具类、不可变类、单例模式等。我们需要在实际开发中根据具体情况灵活运用这种类型。