漫談.Net關鍵字系列之一Sealed與Final

    Sealed與Final修飾符其實並不是一個語言平台的產物，他們有著各自所屬的語言環境，但這兩個關鍵字都是.Net平台中不可或缺的，那麼二者用法幾何，隨本文一探究竟。

    一.Sealed

    sealed 修飾符可以應用於類、執行個體方法和屬性。用於類時，該類被稱為密封類，密封類不能被繼承；用於方法時，該方法被稱為密封方法，密封方法會重寫基類中的方法；sealed修飾符應用於方法或屬性時，必須始終與override一起使用；結構是隱式密封的，因此它們不能被繼承。

    ● 描述方法：

    //Error: cannot be sealed because it is not an override
    public sealed string func()
    {
      return "";
    }

    //OK

    public sealed override string func()
    {
      return "";
    }

   ● 繼承中的方法：(TestChild2中無法重寫任何方法)

    ●描述屬性：

    public sealed override double Hours
    {
       get { return 0.1; }
       set { }
    }

  ●描述變數：

    //Error The modifier 'sealed' is not valid for this item
    sealed override string a;

  ●描述介面：

    interface Itesta
    {
      //Error cannot be sealed because it is not an override
      sealed string Geta();
    }

  ● sealed能提高效能最佳化？

    有一些朋友認為當元素被標記為sealed時，有助於系統運行效能的提升，其理由有2：

      1有助於JIT內聯。

      2消除了協變與逆變和後期綁定，使CLR直接執行這個執行個體。

    這看似是有些道理的，可這樣做又會提升多少效能，提升效能的同時又損失了什麼呢？

    先說說“第1點”，促使JIT內聯代碼的因素有很多，JIT不會因為一個類是sealed，就去裝入其中的內容(詳見.Net Discovery 系列之六--深入淺出.NetJust-In-Time 編譯機制(下)，這也不符合程式局部性原理。http://www.cnblogs.com/isline/archive/2009/12/27/1633453.html)，而對於sealed類內部方法的內聯，很大原因也是由於方法槽映射關係決定的，sealed作用有待考證。

    第2點，由於sealed類不可派生或被繼承，所以的確在運行時省去可CLR一些額外的工作，但是這些工作只是一些類似於“定址”的工作，因為虛擬方法表已經完成了運行時與編譯時間的對應關係，純粹的運行時只是在尋找這些關係而已，所以sealed省去的只是一部分較為複雜的定址關係，因為即使沒有繼承，也不可避免一個方法表的應用。

    而這樣做又損失了什麼呢？大家想想，物件導向的原因是什嗎？是提升效能嗎？顯然不是，物件導向的只是進階語言層面的，最終啟動並執行代碼都是以順序流程的方式出現，物件導向的本質是“抽象”，它解決的是軟體產品的“控制”問題，變不可控為可控，變不可預測的風險為可預測的風險，所以如果因為要提升效能，而把大部分類都sealed化，豈不是大大削弱了物件導向的抽象能力呢？

    ● Sealed不能同時abstract？

    也許在進階語言中抽象須實現與密封不可繼承是一對矛盾者，但IL暴露了一些不一樣的細節，讓我們來分析一下這段IL代碼：

    這段代碼簡單得很，就是聲明了一個類，然而這個類卻是abstract和Sealed的，猜猜這個類用了什麼修飾符修飾它？

好吧，其實進階語言中對應的修飾符就是static。

    static類不能被執行個體化(abstract)亦不可派生(Sealed)，我想abstract同時Sealed也未嘗不可，但這樣做會使語義出現二義性，為避免這種效果才規定在編輯器中不可abstract+Sealed，static修飾類的初衷我想也是如此，實際上static在修飾類時，就是一個包含了實現的abstract+Sealed的類，這個類不能被執行個體化也不能派生出新的類。

  二.Final

    final修飾符來限定變數、欄位、方法和類。用於變數時，該變數只能賦值一次，不可修改；用於方法時，該方法不能被重寫或隱藏；用於類時，該類不能被繼承。

    介面的成員是不能使用該關鍵字的，道理和不能在abstract類使用final一樣。

    值得一提的是，如果使用final修飾類中的欄位，那麼該欄位必須在建構函式中賦值，否則使用類執行個體調用的方式是無法對該欄位進行賦值的，道理很簡單，類在執行個體化時，會為每一個成員欄位賦初值，之後你如果再通過執行個體方式調用該final欄位，就屬於二次賦值的情況了，這種情況是不允許的。在建構函式中為final變數賦值的方法叫做“延時賦值”(Java)，相應的final變數叫做“空白final”(Java)。

    Final並不是一個C#中的關鍵字，但經常在C#面試題中出現，例如說說“Final、Finally、finalize的區別”，其實這已經超出C#的範疇，這三個關鍵字分別考核了J#、.Net 容錯方法、.Net垃圾收集機制，奇怪的是，每次我面試C#程式人員時，大部分人員對Final這個關鍵字並無陌生之感，相反卻答得頭頭是道，看來來面試之前，早在網上有所預習，呵呵。

    例子(摘自MSDN，已做翻譯)：

public class Value

{

public int i = 1;

}

public class FinalData

{

//可認為等同於編譯時間常量

final int i1 = 9;

static final int i2 = 99;

//public 常量:

public static final int i3 = 999;

//不可作為編譯時間常量:

final int i4 = (int)(Math.random() * 11);

static final int i5 = (int)(Math.random() * 11);

Value v1 = new Value();

final Value v2 = new Value();

static final Value v3 = new Value();

// 數組:

final int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

public void print(String id)

{

System.out.println(id + ": " + "i4 = " + i4 + ", i5 = " + i5);

}

public static void main(String[] args)

{

FinalData fd1 = new FinalData();

// Error: Can't change value! (i1被描述為fianl的)

// fd1.i1++;

// OK. Object isn't constant(雖然v2是fianl的，但其中的變數並不受此約束)

fd1.v2.i++;

// OK. Not final.

fd1.v1 = new Value();

for (int i = 0; i < fd1.a.length; i++)

{

fd1.a[i]++; // OK. Object isn't constant.(與上面那個v2一樣，數組是final的，但數組元素不受約束)

}

// Error: Can't change handle! (v2是final的)

// fd1.v2 = new Value();

// Error: Can't change handle! (v3是static final的，等同於常量)

// fd1.v3 = new Value();

// Error: Can't change handle!(數組本身是final，不可new)

// fd1.a = new int[3];

fd1.print("fd1");

System.out.println("Creating new FinalData");

FinalData fd2 = new FinalData();

fd1.print("fd1");

fd2.print("fd2");

}

}

答案：

-------------------------------------------------河蟹的分割線-------------------------------------------------------

fd1: i4 = 0, i5 = 7

Creating new FinalData

fd1: i4 = 0, i5 = 7

fd2: i4 = 8, i5 = 7

    總結：final是J#中的一種修飾符，在VS2008及以後版本中就放棄J#了，它與sealed不同的是fianl可以修飾變數，而sealed則不能，不過你可以通過readonly關鍵字來實現。

    關於二者對效能的提升作用，我認為有待考證，從理論層面來講，為難以證明的效能因素而特意使用此關鍵字有些得不償失。