java - 不可变类？

Question

如何使 Java 类不可变，不可变性的需求是什么，使用它有什么好处？

Answer 1

什么是不可变对象(immutable对象)？

不可变对象(immutable对象)是在实例化后不会改变状态的对象。

如何使对象不可变？

一般来说，不可变对象(immutable对象)可以通过定义一个不暴露其任何成员且不具有任何 setter 的类来创建。

以下类将创建一个不可变对象(immutable对象):

class ImmutableInt {
  private final int value;

  public ImmutableInt(int i) {
    value = i;
  }

  public int getValue() {
    return value;
  }
}

从上面的例子可以看出，ImmutableInt的值只能在对象被实例化时设置，并且只有一个getter(getValue)实例化后无法更改对象的状态。

但是，必须注意对象引用的所有对象也必须是不可变的，否则可能会更改对象的状态。

例如，允许通过 getter 获得对数组或 ArrayList 的引用将允许通过更改数组或集合来更改内部状态:

class NotQuiteImmutableList<T> {
  private final List<T> list;

  public NotQuiteImmutableList(List<T> list) {
    // creates a new ArrayList and keeps a reference to it.
    this.list = new ArrayList(list); 
  }

  public List<T> getList() {
    return list;
  }
}

上面代码的问题是，ArrayList可以通过getList获取并被操作，导致对象本身的状态被改变，因此, 不是一成不变的。

// notQuiteImmutableList contains "a", "b", "c"
List<String> notQuiteImmutableList= new NotQuiteImmutableList(Arrays.asList("a", "b", "c"));

// now the list contains "a", "b", "c", "d" -- this list is mutable.
notQuiteImmutableList.getList().add("d");

解决此问题的一种方法是在从 getter 调用时返回数组或集合的副本:

public List<T> getList() {
  // return a copy of the list so the internal state cannot be altered
  return new ArrayList(list);
}

不变性有什么好处？

不变性的优势在于并发性。保持可变对象的正确性很困难，因为多个线程可能会尝试更改同一对象的状态，从而导致某些线程看到同一对象的不同状态，具体取决于对所述对象的读取和写入时间对象。

通过拥有一个不可变对象(immutable对象)，可以确保查看该对象的所有线程都看到相同的状态，因为不可变对象(immutable对象)的状态不会改变。