java中的不可变类型的探究

Posted 2020-11-01 yq-blog

不可变类是指创建类的对象实例后，该实例的属性不能发生改变。常见的String就是不可变类。不可变类型的属性值不会发生改变，这在多线程编程的时候非常有用，不用担心对象的属性值被修改。

下面我们来看看如何实现一个不可变类型：

1.要保证属性值不发生改变，属性必须用private和final修饰。

2.要在类的构造函数中初始化final属性，并且只提供getter方法，不提供setter方法。

3.重写equals和hashCode，使用重写的equals方法根据属性值判断两个对象是否相等，hashCode方法保证不同的对象，hashCode不同。

最简单的不可变类实现方法：

class Person
{
    private final String firstName;
    private final String lastName;
    public Person(String firstName,String lastName)
    {
        this.firstName=firstName;
        this.lastName=lastName;
    }
    public String getFirstName() 
    {
        return firstName;
    }
    public String getLastName() 
    {
        return lastName;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object obj)
    {
        if(obj instanceof Person)
        {
            Person p=(Person)obj;
            return this.firstName.equals(p.firstName)&&this.lastName.equals(p.lastName);
        }else
        {
            throw new ClassCastException();
        }
    }
    @Override
    public int hashCode()
    {
        return (this.firstName+this.lastName).hashCode();
    }
}

Person类就是一个不可变类，属性都是private和final类型，并且只提供了getter方法，根本无法修改属性的值。

但是如果一个类中包含了一个可变类型那就不能这么简单的实现了。

class Name
{
    private String firstName;
    private String lastName;
    public Name() {}
    public Name(String firstName, String lastName)
    {
        this.setFirstName(firstName);
        this.setLastName(lastName);
    }
    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }
    public void setFirstName(String firstName) {
        this.firstName = firstName;
    }
    public String getLastName()
    {
        return lastName;
    }
    public void setLastName(String lastName)
    {
        this.lastName = lastName;
    }

}

class Person
{
    private final Name name;
    public Person(Name name)
    {
        this.name=name;
    }
    public Name getName() 
    {
        return name;
    }
    @Override
    public String toString()
    {
        return name.getFirstName()+"$"+name.getLastName();
    }    
}

Person类中含有一个可变类型Name，虽然Name被final和private修饰，并且只有getter，但是仍然可以修改Name的值：

        Person person=new Person(new Name("Hello","world"));
        System.out.println(person);
        person.getName().setFirstName("hel");
        System.out.println(person);

输出结果：

Hello$world
hel$world

很明显不能达到不可变类的目的，要想变成不可变类，需要在getter中返回一个新的对象，在构造器中也要用新的对象初始化：

    public Person(Name name)
    {
        this.name=new Name(name.getFirstName(),name.getLastName());
    }
    public Name getName() 
    {
        return new Name(name.getFirstName(),name.getLastName());
    }

这样就完全不会改变对象实例的值了。String类就是使用了类似的实现方法，不过使用的常量缓存池，大大提高了性能。每次初始化String对象是都会先检查常量缓存池，如果已经存在则不会再内存中创建新的常量字符串了。