不可變類（Immutable Class）：所謂的不可變類是指這個類的實例一旦創(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）：相對于不可變類，可變類創(chuàng)建實例后可以改變其成員變量值，開發(fā)中創(chuàng)建的大部分類都屬于可變類。

不可變類的特性對JAVA來說帶來怎樣的好處？

1）線程安全：不可變對象是線程安全的，在線程之間可以相互共享，不需要利用特殊機(jī)制來保證同步問題，因為對象的值無法改變。可以降低并發(fā)錯誤的可能性，因為不需要用一些鎖機(jī)制等保證內(nèi)存一致性問題也減少了同步開銷。

2）易于構(gòu)造、使用和測試。

不可變類的設(shè)計原則

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

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

2）Immutable類的所有的成員都應(yīng)該是private final的。通過這種方式保證成員變量不可改變。但只做到這一步還不夠，因為如果成員變量是對象，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點彌補(bǔ)這個不足

3）對象必須被正確的創(chuàng)建，比如：對象引用在對象創(chuàng)建過程中不能泄露。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，不能保證當(dāng)前類是否可變。

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

如果將構(gòu)造器傳入的對象直接賦值給成員變量，還是可以通過對傳入對象的修改進(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之外通過修改array對象的值來改變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來創(chuàng)建一個新內(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類的不可變實現(xiàn)

String對象在內(nèi)存創(chuàng)建后就不可改變，不可變對象的創(chuàng)建一般滿足以上原則，我們看看String代碼是如何實現(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)計符合上面總結(jié)的不變類型的設(shè)計原則。雖然String對象將value設(shè)置為final，并且還通過各種機(jī)制保證其成員變量不可改變。但是還是可以通過反射機(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，通過反射是可以修改所謂的“不可變”對象的。

不可變類是實例創(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，但同時也帶來了對象創(chuàng)建的開銷，每更改一個屬性都是重新創(chuàng)建一個新的對象。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，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問歡迎給我留言，小編會及時回復(fù)大家的！

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