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Java 可变对象和不可变对象

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幽鸿
发布2020-04-02 10:16:22
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Java 可变对象和不可变对象

作者:幽鸿   Mar 14, 2016 10:21:27 PM

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:

   (1)构造、测试和使用都很简单

   (2)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

   (3)当用作类的属性时不需要保护性拷贝

   (4)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:

(1)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

(2)声明属性为private 和 final

(3)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

(4)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

    代码-1:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

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。

     简单来说,像Bigdecimal、String这种不可变对象在使用的时候,不能直接通过运算赋值,比如这种低级错误:prodDeposit.subtract(acctBalance.getProd_position());    

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