当我们说“整数是不可变的”时，我们到底是什么意思

Question

我对“不变”的概念感到困惑。 我们的教授每天都在说“整数是不可变的！字符串是不可变的”，这到底是什么意思？

一个更普遍的问题，我们如何知道数据结构是否不变？

谢谢

Answer 1

这里的其他一些答案是将可变性/不可变性与值/引用语义相混淆，因此请小心...

---

简而言之，如果实体在创建后可以被修改，则它是可变的。 换句话说，其值可能会随时间变化。

首先，一个反例。 Java String对象是不可变的。 没有可以调用String对象的方法来更改其值：

String a = "foo";
a.concat("bar");
System.out.println(a);  // foo

您可以改为：

String a = "foo";
a = a.concat("bar");
System.out.println(a);  // foobar

但这是可行的，因为concat()正在创建一个新的 String对象，然后将引用a指向该对象。 现在有两个 String对象。 原始文件没有更改（只是永久丢失了）。 a是可变的，基础对象不是。

---

至于int变量； 在C或Java中，我们可以这样做：

int x = 3;
x = 4;  // Mutates x
x++;    // Mutates x

我们怎么知道这些实际上是x突变，而不是简单地创建一个新的整数“对象”并在其中“指向” x ？ （除了该语言向我们保证原始类型不同于对象类型这一事实之外）。在C语言中，我们可以用某种方式证明这一点：

int x = 3;
int *p = x;   // Pointer to original entity
x = 4;
printf("%d\n", *p);   // 4

AFAIK，Java中没有等效的方法。 因此，您可能会争论整数类型在Java中是否真正可变的问题是不相关的。

---

至于我们如何知道给定类型是否是不可变的，通常我们不是这样。 至少，并非没有检查它，或者仅仅是相信我们被告知的诺言。

在Java中，要确保用户定义的类型是不变的，需要遵循一些简单的规则（ 在此说明）。 但这仍然只是一个承诺。 语言不会强制执行。

Answer 2

不可变性（对象或值，而不是变量）通常意味着无法就地更改值。 （一个将传播到其他引用的对象。）这意味着如果您具有以下内容：

String a = "foo";

您无法在上执行a会更改其值的操作。 也就是说，您不能使用会导致以下行为的假设方法append() ：

String a = "foo";
a.append("bar"); // a is not reassigned
System.out.println(a); // prints "foobar"

您可以将其与可变对象（例如集合）进行对比：

int[] as = new String[] { "foo" };
as[0] = "bar"; // we're changing `as` in-place - not the Strings stored in it
System.out.println(as[0]); // prints "bar"

原始类型不是Java示例的最佳选择，因为您不能对其有多个引用，并且无法证明突变和重新分配之间的区别。

Answer 3

不可变是高度依赖语言的，但是不可变对象只是创建后不能更改的对象。

这通常意味着：

int x = 4;
x = 5;//not 'allowed'

这在原语（例如int）可以不可变的语言（例如Scala等功能语言）中可以看到。

OOP中的大多数对象实际上是指向内存中某个位置的指针。 如果该对象是不可变的，则无法更改其在内存中的位置。 对于Java中的String ，我们看到了这种情况：

String a = "Hello"; //points to some memory location, lets say '0x00001'
a = a + " World!"; //points to a new locations, lets say '0x00002'
System.out.println(a);//prints the contents of memory location '0x00002'

在这种情况下， a实际上指向第2行之后的内存中的一个完全不同的位置。这意味着，另一个具有不同作用域的线程将传递给a不会看到“ Hello World！”。 而是“你好”：

String a = "Hello";
startThread(a, " Hello!");//starts some thread and passes a to it
startThread(b, " World!");//starts another thread and passes a to it

   ...

public void methodInThread(String a, String b) {
  a = a + b;
  System.out.println(a);
}

这两个线程将输出以下内容，而与调用顺序无关：

"Hello Hello!" //thread 1
"Hello World!" //thread 2

Answer 4

谈论int的不可变性是很尴尬的，因为对大多数人来说，改变不是容器的东西的想法是没有意义的。 因此，让我们谈谈字符串。

这是Python中的一个字符串：

s = "abc"

从某种意义上说，字符串是容器，它们包含一定数量的单个字符：这里a ， b和c 。 如果我想将第二个字符更改为d ，则可以尝试：

s[1] = 'd'

它将失败并显示TypeError 。 我们说字符串在Python中是不可变的 ，因为没有可以改变现有字符串的操作 。 当然，有很多操作可以执行一些操作并创建新的字符串，但是现有的字符串是固定的。

这里有几个优点。 其中之一是它允许进行内部处理 ：有时，当需要分配字符串时（由解释器决定），CPython会注意到已经分配了相同的字符串，并且仅重用了相同的str对象。 当字符串是不可变的时，这是最简单的方法；否则，您必须对以下问题进行一些处理：

s = "abc"
t = "abc"   # this reuses the same memory, as an optimization
s[0] = "x"  # oops!  now t has changed, too!

在Python和支持运行时反射的类似语言中，Interning尤其有用：它必须在运行时知道每个函数和方法的名称，并且很多方法都有内置名称，例如__init__ （构造函数方法的名称），因此请重用所有相同名称的相同字符串对象可节省大量的空间。

另一个优点是语义：您可以安全地将字符串传递给任意函数，而不必担心它们会在后面被原地更改。 功能程序员喜欢这种事情。

当然，缺点是要对非常大的字符串进行大量工作需要多次重新分配和重建这些大字符串，而不是就地进行小的编辑。

现在，关于int 。 这不是不变性的例子：

x = 3
x = 4

这根本不涉及实际的对象。 它只给变量x赋一个新值。

考虑改为：

x = [1, 2, 3]
y = x
x[:] = [4, 5, 6]
print y  # [4, 5, 6]

x[:] =语法是“切片符号”，用于替换列表的全部内容。 在此， x和y是同一列表的两个名称。 因此，当您替换x的内容时，您也会在y看到相同的效果，因为...它们都命名相同的列表。 （这与其他语言中的参考变量不同：您可以将新值分配给x或y而不影响其他值。）

考虑一下数字。 如果您可以对纯数字执行上述假设操作，则会发生这种情况：

x = 3
y = x
x[:] = 4
print y  # hypothetically, 4

但是你不能那样做。 您不能更改现有int表示的数字。 所以我们称它们为不可变的。

在Smalltalk中，对int突变很容易：

3 become: 4

这会将3 更改为4，从而覆盖先前包含3的内存。如果对int进行了intern（如在Python中那样），这甚至可能意味着源代码中到处都出现3 ， 它的作用就像数字4 。

在C语言中，这些区别并不那么有意义，因为变量是固定的内存块，而不是Python的瞬态标签。 因此，当您执行此操作时：

int x = 3;
x = 4;

很难确切地说这是否在“改变”一个整数。 它确实会覆盖现有的内存，但这也是C变量赋值的工作方式 。

无论如何！ 可变性与您是要更改现有对象还是将其替换为新对象有关。 在Python和Java中，您不能更改现有字符串，也不能“更改”数字，因此我们称它们为不可变的。 你可以自由地改变就地列表和数组的内容，而无需创建新的，所以他们是可变的。

Answer 5

如果对象的状态在构造后无法更改，则认为该对象是不可变的。

来源： http : //docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/immutable.html

Answer 6

通常，这意味着您无法在会改变类型的类型（int或其他类型）上调用方法

有时人们认为值类型是不可变的

//theres no way for this to be mutable but this is an example of a value type
int a = 5
int b = a;
b=9

与类之类的类不同，a不会改变

MyClass a = new MyClass
MyClass b = a
b.DoSomething()
//a is now changed

Answer 7

不变的对象是某些一旦实例化就无法修改的东西。 如果必须修改，将创建一个新对象并指向该引用。

而且整数不是一成不变的。

Answer 8

Java中有些类是不可变的，例如String，All Wrapper Class即。 整数，浮点数，长整数等

例如：Integer i = 5; i = 10; i = 15;

当Integer i = 5时，将在此处创建一个新的Integer对象，然后在第二个i = 10中，而不是将此值分配给先前创建的对象10，将创建另一个新对象并将其分配给i，第三个i = 15再次创建新对象，并再次分配给i。

注意：不要将Integer与Integer混淆。 int是原始类型，Integer是包装器类。 所有原语都是可变的。

Answer 9

可变性和不变性的概念仅与代码可能引用的内容有关 。 如果有人持有对某事物的引用，并且观察到该事物的状态的某个不变方面具有某些值（或状态），那么只要该引用存在，就可以始终观察到该事物的状态的该方面具有相同的值（州）。

Java中的String类型可以合理地描述为不可变的，因为引用了字符串并观察到它包含字符“ Hello”的代码可以随时对其进行检查，并将始终观察到它包含那些字符。 相比之下，在某一时刻可能会观察到Char[]包含字母“ Hello”，但稍后会观察到包含字母“ Jello”。 因此， Char[]被认为是可变的。

因为不可能在Java中直接引用int ，所以可变性和不变性的概念实际上不适用于该类型。 但是，可以保留与它们相关的Integer的引用。 观察到的具有特定值的任何此类引用将始终具有相同的值。 因此， Integer是不可变的。 请注意，尽管可变性和不变性的概念并不是真正适用于int类的值类型，但它们确实共享了不变类型的一个有用方面：由原始类型的存储位置（变量，字段或数组元素）表示的状态类型或不可变类型保证不会更改，除非通过使用新值或对另一个不可变对象的引用覆盖该位置。