Java中的可变对象(Mutable)与不可变对象(Immutable)

用户4235284

发布于 2023-11-08 08:25:19

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发布于 2023-11-08 08:25:19

如何在 Java 中创建不可变对象？我以前以为所有对象都是不可变的，因为如果你改变一个 String 实例的内容，它总是会创建一个新的 String 对象并指向该对象。但后来我发现，String 是一个特殊的类，它被特别设计为Immutable，因为它经常被cache。显然，你不能缓存任何不恒定的东西，这就是为什么 String 在 Java 中是不可变的原因。但这鼓励我学习更多有关 Java 中Immutable和Mutable类的知识，以及如何在 Java 中创建自定义的Immutable。

在本文中，我不仅将分享在 Java 中Immutable的步骤，还将讨论可变对象与不可变对象及其优缺点。这也是一个常见的 String 面试问题，Java 开发人员也应该意识到这一点。

Java 中的可变类和不可变类是什么？

在 Java 中，可变类和不可变类的概念指的是对象创建后其状态是否可以更改。可变类是指实例创建后可以修改的类，而不可变类一旦创建就不能改变其状态。

可变对象的状态可以通过修改其字段或属性的方法来改变。例如，StringBuilder 和 ArrayList 都是可变类。例如，你可以add、delete或modify StringBuilder 或 ArrayList 中的元素。

StringBuilder mutableString = new StringBuilder("Hello");

mutableString.append(", World!"); // Mutable operation

System.out.println(mutableString.toString()); // Outputs: Hello, World!

不可变类是指实例创建后不可修改的类。不可变对象的状态在创建过程中就已设定，创建后无法更改。例如，String 和 Integer 就是不可变类的例子。一旦创建了 String 对象，就不能更改其中包含的字符。

String immutableString = "Hello";


// Immutable operation - returns a new String,
// but doesn't modify the original

immutableString.concat(", World!"); 

System.out.println(immutableString); // Outputs: Hello

因此，你现在应该知道，不可变对象就是其内容不可以更改的对象。所有字段都是final字段的类，或者所有字段都是private字段且没有构造器的类就是几个例子。由于这些字段都是final字段或private字段，因此永远无法从外部更改。这使得它们不可变。

另一方面，可变类允许更改其内容。例如，带有非final字段或带有构造器的private字段的类。由于外部代码可以更改类的内容，因此该类是可变的。

不可变类（如 String）也可以被缓存，在 Java 中，String 被缓存在一个特殊的 String 池中，这主要是为了节省内存，并允许重复使用 String 字面量：

如何在 Java 中创建不可变类？

既然我们已经知道什么是 Java 中的可变类和不可变类，那么现在就来了解一下如何编写不可变类，以及编写不可变类与创建可变类有什么不同。唯一的区别在于如何编写。

下面是一个不可变类的示例：

public class CustomImmutableClass {

    public final String customString = ""; //field is final, so it cannot be changed

    private int customInt = 0; //field is private and has no setter, so it cannot be changed

    public int getCustomInt() {

        return customInt;  //CustomInt can be retrieved, but not set.

    }
}

这是可变类的示例：

public class CustomMutableClass {
    public String customString = ""; //field is NOT final, so it CAN be changed

    private int customInt = 0; //field is private and has a setter, so it CAN be changed

    public int getCustomInt() {

        return customInt;  //CustomInt can be retrieved
    }

    public void setCustomInt(int customInt) {

        this.customInt = customInt; //customInt can be set
    }

}

不可变类应被标记为 final 类，这样它们就不能被扩展，但仅仅使类成为 final 类并不能使其成为不可变类，尤其是当它可能泄漏状态（如返回一个非 final 的对象和状态的一部分）时。此外，拥有公共的 final 字段也是一种不好的形式。

字符串是不可变的，而大多数对象不是。无论何时使用突变器方法（setSomething 或 addSomething）

返回 void 的对象很可能是可变的。一个突出的例子就是 ArrayList。

要使对象不可变，请确保它们只有非数组的final字段（在 Java 中数组总是可变的），并且所有字段类型也只有final字段。如果不允许访问/更改字段，就可以使用非final字段，但这并不容易推理（但大多数情况下比较容易）。