不可變類（Immutable Class）：所謂的不可變類是指這個(gè)類的實(shí)例一旦創(chuàng)建完成后，就不能改變其成員變量值。如JDK內(nèi)部自帶的很多不可變類：Interger、Long和String等。

可變類（Mutable Class）：相對(duì)于不可變類，可變類創(chuàng)建實(shí)例后可以改變其成員變量值，開(kāi)發(fā)中創(chuàng)建的大部分類都屬于可變類。

不可變類的特性對(duì)JAVA來(lái)說(shuō)帶來(lái)怎樣的好處？

1）線程安全：不可變對(duì)象是線程安全的，在線程之間可以相互共享，不需要利用特殊機(jī)制來(lái)保證同步問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)象的值無(wú)法改變?？梢越档筒l(fā)錯(cuò)誤的可能性，因?yàn)椴恍枰靡恍╂i機(jī)制等保證內(nèi)存一致性問(wèn)題也減少了同步開(kāi)銷。

2）易于構(gòu)造、使用和測(cè)試。

不可變類的設(shè)計(jì)原則

如何在Java中寫出Immutable的類？要寫出這樣的類，需要遵循以下幾個(gè)原則：

1）immutable對(duì)象的狀態(tài)在創(chuàng)建之后就不能發(fā)生改變，任何對(duì)它的改變都應(yīng)該產(chǎn)生一個(gè)新的對(duì)象。

2）Immutable類的所有的成員都應(yīng)該是private final的。通過(guò)這種方式保證成員變量不可改變。但只做到這一步還不夠，因?yàn)槿绻蓡T變量是對(duì)象，它保存的只是引用，有可能在外部改變其引用指向的值，所以第5點(diǎn)彌補(bǔ)這個(gè)不足

3）對(duì)象必須被正確的創(chuàng)建，比如：對(duì)象引用在對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程中不能泄露。4）只提供讀取成員變量的get方法，不提供改變成員變量的set方法，避免通過(guò)其他接口改變成員變量的值，破壞不可變特性。

5）類應(yīng)該是final的，保證類不被繼承，如果類可以被繼承會(huì)破壞類的不可變性機(jī)制，只要繼承類覆蓋父類的方法并且繼承類可以改變成員變量值，那么一旦子類以父類的形式出現(xiàn)時(shí)，不能保證當(dāng)前類是否可變。

6）如果類中包含mutable類對(duì)象，那么返回給客戶端的時(shí)候，返回該對(duì)象的一個(gè)深拷貝，而不是該對(duì)象本身（該條可以歸為第一條中的一個(gè)特例）

如果將構(gòu)造器傳入的對(duì)象直接賦值給成員變量，還是可以通過(guò)對(duì)傳入對(duì)象的修改進(jìn)而導(dǎo)致改變內(nèi)部變量的值。例如：

public final class ImmutableDemo { 
  private final int[] myArray; 
  public ImmutableDemo(int[] array) { 
    this.myArray = array;  // wrong 
  } 
}

這種方式不能保證不可變性，myArray和array指向同一塊內(nèi)存地址，用戶可以在ImmutableDemo之外通過(guò)修改array對(duì)象的值來(lái)改變myArray內(nèi)部的值。為了保證內(nèi)部的值不被修改，可以采用深度copy來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新內(nèi)存保存?zhèn)魅氲闹?。正確做法：

public final class MyImmutableDemo { 
  private final int[] myArray; 
  public MyImmutableDemo(int[] array) { 
    this.myArray = array.clone();  
  }  
}

String類的不可變實(shí)現(xiàn)

String對(duì)象在內(nèi)存創(chuàng)建后就不可改變，不可變對(duì)象的創(chuàng)建一般滿足以上原則，我們看看String代碼是如何實(shí)現(xiàn)的。

public final class String
  implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence
{
  private final char value[]; /** The value is used for character storage. */
  /** The offset is the first index of the storage that is used. */
  private final int offset;
  /** The count is the number of characters in the String. */
  private final int count;
  private int hash; // Default to 0
  ....
  public String(char value[]) {
     this.value = Arrays.copyOf(value, value.length); // deep copy操作
   }
   public char[] toCharArray() {
    char result[] = new char[value.length];
    System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
    return result;
  }
  ...
}

如代碼所示，可以觀察到String類的設(shè)計(jì)符合上面總結(jié)的不變類型的設(shè)計(jì)原則。雖然String對(duì)象將value設(shè)置為final，并且還通過(guò)各種機(jī)制保證其成員變量不可改變。但是還是可以通過(guò)反射機(jī)制改變其值。例如：

String s = "Hello World"; //創(chuàng)建字符串"Hello World"， 并賦給引用s
System.out.println("s = " + s);   
//獲取String類中的value字段
Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");
valueFieldOfString.setAccessible(true); //改變value屬性的訪問(wèn)權(quán)限
char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s);
value[5] = '_'; //改變value所引用的數(shù)組中的第5個(gè)字符
System.out.println("s = " + s);   //Hello_World打印結(jié)果為：
s = Hello World
s = Hello_World

發(fā)現(xiàn)String的值已經(jīng)發(fā)生了改變。也就是說(shuō)，通過(guò)反射是可以修改所謂的“不可變”對(duì)象的。

不可變類是實(shí)例創(chuàng)建后就不可以改變成員遍歷的值。這種特性使得不可變類提供了線程安全的特性，但同時(shí)也帶來(lái)了對(duì)象創(chuàng)建的開(kāi)銷，每更改一個(gè)屬性都是重新創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。JDK內(nèi)部也提供了很多不可變類如Integer、Double、String等。String的不可變特性主要為了滿足常量池、線程安全、類加載的需求。合理使用不可變類可以帶來(lái)極大的好處。

以上所述是小編給大家介紹的Java不可變類機(jī)制淺析，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)歡迎給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的！

最新評(píng)論