如何写一个不可变类?

不可变的对象指的是一旦创建之后,它的状态就不能改变。String类就是个不可变类,它的对象一旦创建之后,值就不能被改变了。

阅读更多: 为什么String类是不可变的

不可变对象对于缓存是非常好的选择,因为你不需要担心它的值会被更改。不可变类的另外一个好处是它自身是线程安全的,你不需要考虑多线程环境下的线程安全问题。

阅读更多: Java线程教程以及Java多线程面试问题

下面是创建不可变类的方法,我也给出了代码,加深理解。

要创建不可变类,要实现下面几个步骤:

  1. 将类声明为final,所以它不能被继承
  2. 将所有的成员声明为私有的,这样就不允许直接访问这些成员
  3. 对变量不要提供setter方法
  4. 将所有可变的成员声明为final,这样只能对它们赋值一次
  5. 通过构造器初始化所有成员,进行深拷贝(deep copy)
  6. 在getter方法中,不要直接返回对象本身,而是克隆对象,并返回对象的拷贝

为了理解第5和第6条,我将使用FinalClassExample来阐明。

FinalClassExample.java

package com.journaldev.java;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;

public final class FinalClassExample {

    private final int id;

    private final String name;

    private final HashMap testMap;

    public int getId() {
        return id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * 可变对象的访问方法
     */
    public HashMap getTestMap() {
        //return testMap;
        return (HashMap) testMap.clone();
    }

    /**
     * 实现深拷贝(deep copy)的构造器
     * @param i
     * @param n
     * @param hm
     */

    public FinalClassExample(int i, String n, HashMap hm){
        System.out.println("Performing Deep Copy for Object initialization");
        this.id=i;
        this.name=n;
        HashMap tempMap=new HashMap();
        String key;
        Iterator it = hm.keySet().iterator();
        while(it.hasNext()){
            key=it.next();
            tempMap.put(key, hm.get(key));
        }
        this.testMap=tempMap;
    }

    /**
     * 实现浅拷贝(shallow copy)的构造器
     * @param i
     * @param n
     * @param hm
     */
    /**
    public FinalClassExample(int i, String n, HashMap hm){
        System.out.println("Performing Shallow Copy for Object initialization");
        this.id=i;
        this.name=n;
        this.testMap=hm;
    }
    */

    /**
     * 测试浅拷贝的结果
     * 为了创建不可变类,要使用深拷贝
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        HashMap h1 = new HashMap();
        h1.put("1", "first");
        h1.put("2", "second");

        String s = "original";

        int i=10;

        FinalClassExample ce = new FinalClassExample(i,s,h1);

        //Lets see whether its copy by field or reference
        System.out.println(s==ce.getName());
        System.out.println(h1 == ce.getTestMap());
        //print the ce values
        System.out.println("ce id:"+ce.getId());
        System.out.println("ce name:"+ce.getName());
        System.out.println("ce testMap:"+ce.getTestMap());
        //change the local variable values
        i=20;
        s="modified";
        h1.put("3", "third");
        //print the values again
        System.out.println("ce id after local variable change:"+ce.getId());
        System.out.println("ce name after local variable change:"+ce.getName());
        System.out.println("ce testMap after local variable change:"+ce.getTestMap());

        HashMap hmTest = ce.getTestMap();
        hmTest.put("4", "new");

        System.out.println("ce testMap after changing variable from accessor methods:"+ce.getTestMap());

    }

}

输出:

Performing Deep Copy for Object initialization
true
false
ce id:10
ce name:original
ce testMap:{2=second, 1=first}
ce id after local variable change:10
ce name after local variable change:original
ce testMap after local variable change:{2=second, 1=first}
ce testMap after changing variable from accessor methods:{2=second, 1=first}

现在我们注释掉深拷贝的构造器,取消对浅拷贝构造器的注释。也对getTestMap()方法中的返回语句取消注释,返回实际的对象引用。然后再一次执行代码。

Performing Shallow Copy for Object initialization
true
true
ce id:10
ce name:original
ce testMap:{2=second, 1=first}
ce id after local variable change:10
ce name after local variable change:original
ce testMap after local variable change:{3=third, 2=second, 1=first}
ce testMap after changing variable from accessor methods:{3=third, 2=second, 1=first, 4=new}

从输出可以看出,HashMap的值被更改了,因为构造器实现的是浅拷贝,而且在getter方法中返回的是原本对象的引用。

如果我漏掉了某些细节,请指出。

更多阅读: 如果不可变类有许多成员,而其中一些是可选的,那么我们可以使用建造者模式(builder pattern)来创建不可变类

 

原文链接: Journaldev 翻译: ImportNew.com - 唐小娟
译文链接: http://www.importnew.com/7535.html
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关于作者: 唐小娟

一名在路上的程旭媛

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1 条评论

  1. zhangjg 说道:

    如果不可变对象中map的value不是String,而是一个可变对象, 那么这种方法是不是就不能保证不可变性了?

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