理解不可变集合 | Guava Immutable与JDK unmodifiableList

1、为什么需要不可变集合

• （1）保证线程安全：在并发程序中，使用Immutable既保证线程安全性，也大大增强了并发时的效率（跟并发锁方式相比）。尤其当一个对象是值对象时，更应该考虑采用Immutable方式；
• （2）被不可信的类库使用时会很安全；
• （3）如果一个对象不需要支持修改操作(mutation)，将会节省空间和时间的开销；经过分析，所有不可变的集合实现都比可变集合更加有效地利用内存；
• （4）可以当作一个常量来对待，并且这个对象在以后也不会被改变。

将一个对象复制一份成immutable的，是一个防御性编程技术。

2、JDK中提供的不可变集合：真的做到了不可变？

在JDK类库中很多集合(List、Set、Map等)都可以调用Collections类提供的静态方法unmodifiableXXX(…)来得到一个不可修改的视图，例如：

// 下面的代码利用Collections.unmodifiableList(list)得到一个不可修改的集合unmodifiableList
List list = new ArrayList();
list.add("wyp");
list.add("good");

List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
System.out.println(unmodifiableList);//[wyp, good]
unmodifiableList.add("add");

当unmodifiableList.add(“add”)时，运行代码将会出现以下异常：

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1018)
at com.wyp.test.testFiles(test.java:152)
at com.wyp.test.main(test.java:160)

说明如果直接add是不可以的，符合不可变的定义。
一切看起来很不错，因为调用unmodifiableList.add()会抛出一个java.lang.UnsupportedOperationException。但如果有用户修改了list，会发生什么情况？在上述代码的下面加入以下代码:

list.add("add");
System.out.println(unmodifiableList);

当你再次打印unmodifiableList的时候，你会发现结果是[wyp, good, add]，多了一个"add"元素。unmodifiableList不是不可变的吗？这显然不是我们期望的。

说明：Collections.unmodifiableList(…)实现的不是真正的不可变集合，当原始集合被修改后，不可变集合里面的元素也是跟着发生变化。

利用JDK类库中提供的unmodifiableXXX方法最少存在以下几点不足：

• 笨拙：因为你每次都得写那么多代码；
• 不安全：如果没有引用到原来的集合，这种情况之下才会返回唯一真正永恒不变的集合；
• 效率很低：返回的不可修改的集合数据结构仍然具有可变集合的所有开销。

3、Guava提供的Immutable：真正的不可变集合

Guava类库中提供的Immutable才是真正的不可修改的集合。

import com.google.common.collect.ImmutableList;
ImmutableList immutableList = ImmutableList.of("wyp", "good");

• 当你往immutableList 中添加元素，也会抛出java.lang.UnsupportedOperationException异常；

• 修改原集合后，immutable集合不变：
  public void testImmutable(){
  ArrayList stringArrayList = Lists.newArrayList("wo","bu","ke","bian");
  ImmutableList immutableList = ImmutableList.copyOf(stringArrayList);
  // 尝试add： java.lang.UnsupportedOperationException
  // immutableList.add("!!!");

      // 尝试修改原集合：immutableList不变，还是 [wo, bu, ke, bian]
      stringArrayList.add("!!!");
      System.out.println(immutableList);
    }
  

阅读源码：Guava Immutable的实现原理

单步调试走起：

1:调用copyOf方法

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2：对传入的集合做类型判断

如果传入的结合本身就是一个不可变集合，那么asList获取视图后返回；如果不是，则执行construct方法；

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3：再调用asImmutableList方法，依旧把原集合传进去

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4：asImmutableList方法

上一步的checkNotNull方法将原集合转换成了对象数组传开了进来，同时传入了这个数组的长度，这里用case对长度做了判断，以分别处理：

• case 0：长度是0，那么of应该是返回一个空的不可变集合，而一般来说这个空的不可变集合是可以复用的；

• case 1：长度是1，那么直接用这个元素new一个对象实例；

• default：这里有个地方没看懂

   if (length < elements.length) {
         elements = arraysCopyOf(elements, length);
   }
  

这里是由上一步而来的：

asImmutableList(Object[] elements) --> ImmutableList asImmutableList(Object[] elements, int length)

所以这里的length就是elements的length，那么这个if又有何意义？不明白...反正是直接执行

return new RegularImmutableList(elements);

了，接着往下看：

RegularImmutableList

这是一个内部类，直借截取了一部分，里面有一个copyIntoArray方法

copyIntoArray

经过一系列调用，得到了一个array

最后一步一步返回。