oop - 什么是不变性以及为什么我应该担心它？

Question

我读过几篇关于不变性的文章，但仍然没有很好地理解这个概念。

我最近在这里创建了一个线程，其中提到了不变性，但由于这本身就是一个主题，所以我现在正在创建一个专门的线程。

我在过去的帖子中提到，我认为不变性是使对象只读并赋予其低可见性的过程。另一位成员表示，这与此没有任何关系。 This page ( series 的一部分)使用不可变类/结构的示例，并使用只读和其他概念来锁定它。

在此示例中，状态的定义到底是什么？状态是一个我还没有真正理解的概念。

从设计指南的角度来看，不可变类必须是不接受用户输入并且实际上只返回值的类？

我的理解是，任何只返回信息的对象都应该是不可变的并且“锁定”，对吧？因此，如果我想使用该方法在专用类中返回当前时间，我应该使用引用类型，因为它将作为该类型的引用，从而使我受益于不变性。

Answer 1

什么是不变性？

• 不变性主要应用于对象(字符串、数组、自定义 Animal 类)
• 通常，如果类有不可变版本，则也可以使用可变版本。例如，Objective-C 和 Cocoa 都定义了 NSString 类(不可变)和 NSMutableString 类。
• 如果对象是不可变的，则在创建后就无法更改(基本上是只读的)。您可以将其视为“只有构造函数可以更改对象”。

这与用户输入没有直接关系；即使您的代码也无法更改不可变对象(immutable对象)的值。但是，您始终可以创建一个新的不可变对象(immutable对象)来替换它。这是一个伪代码示例；请注意，在许多语言中，您可以简单地执行 myString = "hello"; 而不是像我下面那样使用构造函数，但为了清楚起见，我将其包括在内:

String myString = new ImmutableString("hello");
myString.appendString(" world"); // Can't do this
myString.setValue("hello world"); // Can't do this
myString = new ImmutableString("hello world"); // OK

你提到“一个只返回信息的对象”；这并不会自动使其成为不变性的良好候选者。不可变对象(immutable对象)往往总是返回与构造它们时相同的值，因此我倾向于说当前时间并不理想，因为它经常变化。但是，您可以拥有一个使用特定时间戳创建的 MomentOfTime 类，并且始终在将来返回该时间戳。

不变性的好处

• 如果将一个对象传递给另一个函数/方法，则不必担心该对象在函数返回后是否具有相同的值。例如:

  String myString = "HeLLo WoRLd";
  String lowercasedString = lowercase(myString);
  print myString + " was converted to " + lowercasedString;
  

  如果 lowercase() 的实现在创建小写版本时更改了 myString，会怎样？第三行不会给你你想要的结果。当然，一个好的 lowercase() 函数不会执行此操作，但如果 myString 是不可变的，则可以保证这一事实。因此，不可变对象(immutable对象)可以帮助实现良好的面向对象编程实践。

• 使不可变对象(immutable对象)线程安全更容易

• 它可能会简化类的实现(如果您是编写该类的人，那就太好了)

状态

如果您要获取一个对象的所有实例变量并将它们的值写在纸上，那么这将是该对象在给定时刻的状态。程序的状态是其所有对象在给定时刻的状态。状态随着时间的推移而迅速变化；程序需要改变状态才能继续运行。

然而，不可变对象(immutable对象)随着时间的推移具有固定的状态。一旦创建，不可变对象(immutable对象)的状态就不会改变，尽管整个程序的状态可能会改变。这使得跟踪正在发生的事情变得更加容易(并查看上面的其他好处)。