Java? 教程（不可變對象）

Songlcy 發布于2019-08-16 14:31 / 1757人閱讀

不可變對象

如果一個對象的狀態在構造后不能改變，則該對象被認為是不可變的，對不可變對象的最大依賴被廣泛認為是一種創建簡單、可靠代碼的合理策略。

不可變對象在并發應用程序中特別有用，由于它們不能改變狀態，因此它們不會被線程干擾破壞或在不一致的狀態下觀察。

程序員通常不愿意使用不可變對象，因為他們擔心創建新對象的成本而不是就地更新對象的成本，對象創建的影響經常被高估，并且可以通過與不可變對象相關聯的一些效率來抵消，這些包括由于垃圾收集而減少的開銷，以及消除保護可變對象免于損壞所需的代碼。

以下小節采用其實例可變的類，并從中派生出具有不可變實例的類，通過這樣做，它們為這種轉換提供了一般規則，并演示了不可變對象的一些優點。

同步類示例

SynchronizedRGB類定義了表示顏色的對象，每個對象將顏色表示為代表主要顏色值的三個整數和一個給出顏色名稱的字符串。

public class SynchronizedRGB {

    // Values must be between 0 and 255.
    private int red;
    private int green;
    private int blue;
    private String name;

    private void check(int red,
                       int green,
                       int blue) {
        if (red < 0 || red > 255
            || green < 0 || green > 255
            || blue < 0 || blue > 255) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
    }

    public SynchronizedRGB(int red,
                           int green,
                           int blue,
                           String name) {
        check(red, green, blue);
        this.red = red;
        this.green = green;
        this.blue = blue;
        this.name = name;
    }

    public void set(int red,
                    int green,
                    int blue,
                    String name) {
        check(red, green, blue);
        synchronized (this) {
            this.red = red;
            this.green = green;
            this.blue = blue;
            this.name = name;
        }
    }

    public synchronized int getRGB() {
        return ((red << 16) | (green << 8) | blue);
    }

    public synchronized String getName() {
        return name;
    }

    public synchronized void invert() {
        red = 255 - red;
        green = 255 - green;
        blue = 255 - blue;
        name = "Inverse of " + name;
    }
}

必須小心使用SynchronizedRGB以避免在不一致的狀態下被查看，例如，假設一個線程執行以下代碼：

SynchronizedRGB color =
    new SynchronizedRGB(0, 0, 0, "Pitch Black");
...
int myColorInt = color.getRGB();      //Statement 1
String myColorName = color.getName(); //Statement 2

如果另一個線程在語句1之后但在語句2之前調用color.set，則myColorInt的值將與myColorName的值不匹配，為了避免這種結果，必須將兩個語句綁定在一起：

synchronized (color) {
    int myColorInt = color.getRGB();
    String myColorName = color.getName();
}

這種不一致只適用于可變對象 — 對于不可變版本的SynchronizedRGB，它不會是一個問題。

一種定義不可變對象的策略

以下規則定義了用于創建不可變對象的簡單策略，并非所有記錄為“不可變”的類都遵循這些規則。這并不一定意味著這些類的創造者是草率的 — 他們可能有充分的理由相信他們類的實例在構造后永遠不會改變，但是，這種策略需要復雜的分析，不適合初學者。

不要提供“setter”方法 — 修改字段或字段引用的對象的方法。

使所有字段為final和private。

不允許子類重寫方法，最簡單的方法是將類聲明為final，更復雜的方法是使構造函數為private并在工廠方法中構造實例。

如果實例字段包含對可變對象的引用，則不允許更改這些對象：

不要提供修改可變對象的方法。

不要共享對可變對象的引用，永遠不要存儲對傳遞給構造函數的外部可變對象的引用，如有必要，創建副本并存儲對副本的引用，同樣，必要時創建內部可變對象的副本，以避免在方法中返回原始對象。

將此策略應用于SynchronizedRGB會導致以下步驟：

這個類中有兩個setter方法，第一個方法set，任意改變對象，在類的不可變版本中不存在，第二個方法invert，可以通過讓它創建一個新對象而不是修改現有對象來進行調整。

所有字段都已為private，他們進一步獲得final。

該類本身被聲明為final。

只有一個字段引用一個對象，該對象本身是不可變的，因此，不需要防止改變“包含的”可變對象的狀態的保護措施。

在這些更改之后，我們有ImmutableRGB：

final public class ImmutableRGB {

    // Values must be between 0 and 255.
    final private int red;
    final private int green;
    final private int blue;
    final private String name;

    private void check(int red,
                       int green,
                       int blue) {
        if (red < 0 || red > 255
            || green < 0 || green > 255
            || blue < 0 || blue > 255) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
    }

    public ImmutableRGB(int red,
                        int green,
                        int blue,
                        String name) {
        check(red, green, blue);
        this.red = red;
        this.green = green;
        this.blue = blue;
        this.name = name;
    }


    public int getRGB() {
        return ((red << 16) | (green << 8) | blue);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public ImmutableRGB invert() {
        return new ImmutableRGB(255 - red,
                       255 - green,
                       255 - blue,
                       "Inverse of " + name);
    }
}

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