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问:String 类是可变的吗? 答:emm……由于String类的底层是 final 关键字修饰,因此它是不可变的。 问:它被设计为不可变的好处有哪些呢? 答:
大家都知道,编程的时候,String 类是大量被使用的(试着用 VisualVm 等工具分析堆,你会发现永远char[] 类型是占用空间最多的。巧了,String 类的底层实现也正是 char[])。 如果像普通对象那样,每次使用都 new 一个,恐怕你设置的 JVM 堆大小得慎重考虑一下了。 因此出现了一个叫做常量池的东西,比如
String a="abc"
,String b="abc"
,那么 a 和 b 都指向常量池的"abc"
这个地址。这样,多个变量,可以共用一个常量池地址,节约了内存。
常说实现线程安全的方法之一就是使用
final
关键字将变量修改为常量,那么为什么不可变的常量是线程安全的呢? 很简单,比如多线程并发修改同一变量,如果不加同步进行控制,必然会出现数据不一致问题。但是由于String 类是不可变的,根本就不支持你修改,那怎么可能出现数据不一致问题呢?(感觉像是在扯淡,o(∩_∩)o 哈哈!)
这里的数据安全,就和下文说道的防御性编程有关系了。 假设String类可变:
String name1 = "张三";
String name2 = name1;
user.setName(name1);
name2 = "李四";
System.out.println(user.getName());
输出:李四
what?这位用户明明名字叫
张三
,咋个无端变成李四
了?
大家都知道
HashMap.put(key,value)
,需要对key进行hashcode运算。 hashcode 是 String 类型。因为 String 的不可变特性,就不需要担心 hashcode 值被修改,可以缓存起来多次使用,减少 hashcode 计算次数。
有一个Period 类:
public final class Period {
private final Date start;
private final Date end;
public Period(Date start, Date end) {
if (start.compareTo(end) > 0)
throw new IllegalArgumentException(start + " after " + end);
this.start = start;
this.end = end;
}
public Date getStart() {
return start;
}
public Date getEnd() {
return end;
}
}
乍一看,这个类似乎是不可变的(即类中的数据不会发生变化)。而事实上,真的是这样吗?
Date start = new Date();
Date end = new Date();
Period p = new Period(start, end);
end.setYear(78);
System.out.println(p.getEnd().toLocalString());
输出:1978-3-2 18:38:40
以上代码和刚刚的那个“张三、李四”的例子很像。在类实例的外部,直接修改无关变量值,最后导致类实例内部的数据也变化了。
这种情况往往不易被程序员在编码时所发现,从而由于数据的变化导致业务 bug。
因此,想要把 Period 类设计为一个不可变的类,有这么几种方案:
Instant
、LocalDateTime
或ZonedDateTime
来代替Date使用从Java 8开始,解决此问题的显而易见的方法是使用
Instant
、LocalDateTime
或ZonedDateTime
来代替Date。因为Instant和其他java.time包下的类是不可变的。Date已过时,不应再在新代码中使用。
public Period(Date start, Date end) {
//防御性拷贝:构造一个新Date对象,这样,这个内部的start变量和外面的那个start变量将没有任何联系
this.start = new Date(start.getTime());
this.end = new Date(end.getTime());
if (this.start.compareTo(this.end) > 0)
throw new IllegalArgumentException(this.start + " after " + this.end);
}
上面提到了一个名词:“防御性拷贝”,很确切。除了构造新 Date 对象,还有深克隆的方式,但是此处不推荐使用克隆。至于为什么?由于篇幅有限,大家可自行百度!
那么,这样就实现了 Period 类不可变了吗?
并没有!由于该类内部的私有数据还提供了 getter 方法,因此仍然可能通过 getter 方法修改该类的内部数据。
因此,我们还需要:
public Date getStart() {
return new Date(start.getTime());
}
public Date getEnd() {
return new Date(end.getTime());
}
这个有点像数据库中的视图
了,可以给你看,但你不能修改源!
最后总结一下,防御性编程到底是什么呢?
防御性编程是一种比较泛化的概念,是一种细致、谨慎的编程习惯。
我们在写代码的时候,需要时刻考虑到:代码是否正确?
代码是否正确?
代码是否正确?
例如:
原因上面已经说明了!
Arrays.asList() 返回一个ArrayList内部类,没有add()
、remove()
、无法改变长度
等,这样设计的初衷是什么?为什么不直接返回可变长的 ArrayList(new ArrayList())?
和我们刚刚的重写 getter 方法类似,用于保证对象安全不可改变特性!
举个例子,就是你有一个数组,怎么设计一个方法:保证既可以遍历,又不能修改呢?
返回一个继承了List接口
的轻量级“视图”
不失为一个好的设计方式。而直接返回数组则是不安全的选择。
为什么需要不可变集合?
不可变对象有很多优点,包括:
如果你没有修改某个集合的需求,或者希望某个集合保持不变时,把它防御性地拷贝到不可变集合是个很好的实践。
JDK 的 Collections 类提供以下不可变集合,用于开发者的一些不可变需求:
同时,Guava亦提供以下不可变集合: