Java 可变对象和不可变对象

红太狼 2022-12-31 13:23 184阅读 0赞

**一、简单定义**  
　　不可变对象(Immutable Objects)即对象一旦被创建它的状态（对象的数据，也即对象属性值）就不能改变，反之即为可变对象(Mutable Objects)。  
　　不可变对象的类即为不可变类(Immutable Class)。Java平台类库中包含许多不可变类，如String、基本类型的包装类、BigInteger和BigDecimal等。

**二、优缺点**  
　　不可变对象有很多优点:  
　　构造、测试和使用都很简单  
　　线程安全且没有同步问题，不需要担心数据会被其它线程修改  
　　当用作类的属性时不需要保护性拷贝  
　　可以很好的用作Map键值和Set元素  
　　不可变对象最大的缺点就是创建对象的开销，因为每一步操作都会产生一个新的对象。

**三、编写不可变类**

可以遵照以下几点来编写一个不可变类:  
　　确保类不能被继承 - 将类声明为final, 或者使用静态工厂并声明构造器为private  
　　声明属性为private 和 final  
　　不要提供任何可以修改对象状态的方法 - 不仅仅是set方法, 还有任何其它可以改变状态的方法  
　　如果类有任何可变对象属性, 那么当它们在类和类的调用者间传递的时候必须被保护性拷贝

import java.util.Date;
    /**
     * Planet是一个不可变类，因为当它构造完成之后没有办法改变它的状态
     */
    public final class Planet {
        /**
         * 声明为final的基本类型数据总是不可变的
         */
        private final double fMass;
        /**
         * 不可变的对象属性 (String对象不可变)
         */
        private final String fName;
        /**
         * 可变的对象属性. 在这种情况下, 这个可变属性只能被这个类改变。
         * (在其它情况下, 允许在原生类外部改变一个属性是很有意义的;
         * 这种情况就是当属性作为其它地方创建的一个对象引用)
         */
        private final Date fDateOfDiscovery;
        public Planet(double aMass, String aName, Date aDateOfDiscovery) {
            fMass = aMass;
            fName = aName;
            //创建aDateOfDiscovery的一个私有拷贝
            //这是保持fDateOfDiscovery属性为private的唯一方式, 并且保护这个
            //类不受调用者对于原始aDateOfDiscovery对象所做任何改变的影响
            fDateOfDiscovery = new Date(aDateOfDiscovery.getTime());
        }
        /**
         * 返回一个基本类型值.
         *
         * 调用者可以随意改变返回值,但是不会影响类内部。
         */
        public double getMass() {
            return fMass;
        }
        /**
         * 返回一个不可变对象
         *
         * 调用者得到内部属性的一个直接引用. 由于String是不可变的所以没什么影响
         */
        public String getName() {
            return fName;
        }
    // /**
    // * 返回一个可变对象 - 不是一个好的方式.
    // *
    // * 调用者得到内部属性的一个直接引用. 这通常很危险,因为Date对象既可以
    // * 被这个类改变也可以被它的调用者改变.即,类不再对fDate拥有绝对的控制。
    // */
    // public Date getDateOfDiscovery() {
    // return fDateOfDiscovery;
    // }
        /**
         * 返回一个可变对象 - 好的方式.
         *
         * 返回属性的一个保护性拷贝.调用者可以任意改变返回的Date对象,但是不会
         * 影响类的内部.为什么? 因为它们没有fDate的一个引用. 更准确的说, 它们
         * 使用的是和fDate有着相同数据的另一个Date对象
         */
        public Date getDateOfDiscovery() {
            return new Date(fDateOfDiscovery.getTime());
        }
        /**
         * 测试方法
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            Planet planet = new Planet(1.0D, "earth", new Date());
            Date date = planet.getDateOfDiscovery();
            date.setTime(111111111L);
            System.out.println("the value of fDateOfDiscovery of internal class : " + planet.fDateOfDiscovery.getTime());
            System.out.println("the value of date after change its value : " + date.getTime());
        }

> 运行结果如下：
> 
> the value of fDateOfDiscovery of internal class : 1393943752205  
> the value of date after change its value : 111111111

由此可见Planet类的属性fDateOfDiscovery在对象构造完成之后就没有再改变。  
　　在《Effective Java》一书中, Joshua Bloch提出了一个强制性的建议 :  
　　“类应该是不可变的，除非有很好的理由让它是可变的….如果一个类不能设计为不可变的，也要尽可能的限制它的可变性.”  
　　BigDecimal从技术上讲不是不可变的, 因为它没有声明为final.

**四、使用场景**  
　　不可变类最适合表示抽象数据类型（如数字、枚举类型或颜色）的值。Java 类库中的基本数据类型的包装类（如Integer 、 Long 和 Float ）都是不可变的，其它数字类型（如 BigInteger 和 BigDecimal ）也是不可变的。表示复数或任意精度的有理数的类将比较适合设计为不可变类。甚至包含许多离散值的抽象类型（如向量或矩阵）也很适合设计成不可变类，这取决于你的应用程序。  
　　另一个适合用不可变类实现的好示例就是 事件 。事件的生命期较短，而且常常会在创建它们的线程之外的线程中消耗，所以使它们成为不可变的是利大于弊。大多数 AWT 事件类都没有 严格的 作为不可变类来实现。同样地，在 通信系统的 组件间 进行 消息传递，将消息对象设计成不可变的是明智的。