(2.3.15)Java的不可变类

不可变类的意思是创建该类的实例后,该实例的属性是不可改变的;

所以不可变类并不是指该类是被final修饰的,而是指该类的属性是被final修饰的

一、什么是不可变类

Effective Java中定义:
不可变类:其实例不能被修改的类。每个实例中包含的所有信息都必须在创建该实例的时候提供,并在对象的整个生命周期内固定不变。Java平台中包含许多不可变类,包括String,基本类型的包装类,BigInteger和BigDecimal。

二、怎样开发一个不可变类

  • 使用private和final修饰符来修饰该类的属性
    • 初始化之后不能修改属性的值
    • 防止别的对象访问不可变类的属性
  • 提供带参数的构造器,用于根据传入的参数来初始化属性。
  • 不要提供任何可以修改对象属性的方法
    • 仅为该类属性提供getter方法,不要提供setter方法。
    • 并且使用copy-on-write原则,创建私有的copy
  • 保证类不会被扩展
    • 用final修饰类
  • 如果有必要,重写hashCode和equals方法,同时应保证两个用equals方法判断为相等的对象,其hashCode也应相等
  • 确保对任何可变组件的互斥访问
    • 如果有指向可变对象的属性,一定要确保,这个可变对象不能被其他类访问和修改。最好不要在不可变类中添加 指向可变类的属性
    • 如果一定要加,通常构造对象时,成员变量使用深度拷贝来初始化,而不是直接赋值,这是一种防御措施,因为你无法确定输入变量不被其他人修改
public class Address {
    private final String detail;
    private final String postCode;
    // 在构造器里初始化两个实例变量
    public Address() {
        this.detail = "";
        this.postCode = "";
    }
    
    public Address(String detail, String postCode) {
        this.detail = detail;
        this.postCode = postCode;
    }
    
    // 仅为两个实例变量提供getter方法
    public String getDetail() {
        return this.detail;
    }
    
    public String getPostCode() {
        return this.postCode;
    }
    
    // 重新equeal方法
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            return true;
        }
        
        if (obj != null && obj.getClass() == Address.class) {
            Address address = (Address) obj;
            // 当detail和postCode同时相等时
            if (address.detail == detail && address.postCode == postCode) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    
    public int hashCode() {
        return detail.hashCode() + postCode.hashCode() * 31;
    }
}
  • 优点
    • 线程安全
    • 不可变,线程间可共享,不存在多线程问题
    • 易于设计,使用简单等等
    • 没有多线程问题,不能被继承,不能被扩展,设计和使用的时候只需要针对当前需求就已经足够了。
  • 缺点
    • 每个不同的值都需要一个单独的对象

JDK为什么要把String和基本类型的包装类设计成不可变类

Java出于安全性等因素考虑将某些类如:String、基本类型的包装类、BigInteger、BigDecimal设计成为不可变类。

首先说一下我们在程序中使用String的习惯。String虽然是一个对象,但是我们在程序中很少将它作为对象初始化。我们更多的是像使用基本类型一样的使用String。如下:

//像基本类型一样使用
String str = "i am String";
//像对象一样初始化
String strObj = new String("i am String");

那么像基本类型一样使用,就必须是不可变类吗?
答案是:是的

(2.3.15)Java的不可变类_第1张图片

我们知道Java中使用对象,都是通过引用(类似于C语言中的指针)。也就是说如果我们在程序中有10段
String str = “I am String” 这样的代码存在,意味着有10个 str 指向同一个内存地址。如果String类型可变,当我们修改了这个对象的值,就意味着其他9个引用也发生了变化。

参考文献

  • Java的不可变类
  • 什么叫不可变类
  • Java的不可变类(缓存实例)
  • java中的不可变类
  • Java中的不可变类

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