幕后的 Java 不可变性

Question

所以，我是 Java 的新手，我想弄清楚不可变对象(immutable对象)是如何实现的，以及为什么它们看起来是可变的。我看过的很多资料似乎都“暗示”了幕后发生的事情，但我只是想澄清一下我是否走在正确的轨道上。

使用以下简单示例:

import java.math.*;

class BIMutability {

   public static void main(String args[]) {

      BigInteger biValue = new BigInteger("2");

      for (int i=1; i<10; i++) {
         System.out.println(i + ". biValue = " + biValue);
         biValue = biValue.multiply(biValue);
      }
   }
}

运行时产生:

1. biValue = 2
2. biValue = 4
3. biValue = 16
4. biValue = 256
5. biValue = 65536
6. biValue = 4294967296
7. biValue = 18446744073709551616
8. biValue = 340282366920938463463374607431768211456
9. biValue = 115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639936

从表面上看，biValue 实际上是可变的。我知道情况并非如此。

因此我的理解是:biValue 本质上是一个指针变量。在运行时实例化时，为 BigInteger 类的对象分配堆，调用其构造函数(除其他事项外)根据字面值“2”初始化对象的值，并最终分配 biValue指向对象空间的指针。 (这是正确的吗？)

随后，在循环的每次连续迭代中，multiply 方法为新对象实例化分配额外的堆以包含生成的不可变值(例如，为第 4 次迭代的结果分配堆并新对象分配了值 256) 并且 biValue 被分配了一个引用新对象的指针。 (这也是正确的吗？)

(顺便说一句，根据我当时收集到的信息，之前对象的堆空间只是孤立的？或者是否立即执行了垃圾收集？如果没有，在某些情况下您可能会很快用完堆。 )

那么我是否正确地看到了这一点，或者我是否遗漏了重要的细节，或者......？

谢谢!

Answer 1

关于 multiply 如何在每次调用时创建一个新的 BigInteger 对象，并且 biValue 的值在每个迭代。

当我们说不变性时，我们的意思是对象不能被改变，而不是变量。不能改变的变量可以使用 final 修饰符声明。

是的，许多不可变的类可能“看起来”是可变的。在这种情况下，看似变异的方法将创建一个新对象。

关于循环先前迭代中 BigInteger 对象的命运，是的，它们将被垃圾收集。但是，发生这种情况的时间是不确定的。请注意，它可能将填满堆，不是因为 GC 没有收集未使用的对象，而是因为数量太大。