Java不可变对象[关闭]

Question

我正在学习不变性的概念。

我知道一旦创建对象，不可变对象就无法更改它们的值。

但我不明白以下对不可变对象的使用。

他们是

• 是自动线程安全的，没有同步问题。 How ? Proof ?
• 不需要复制构造函数。 How ? Any example ?
• 不需要克隆的实现How ? Any example ? How ? Any example ?
• 用作场时不需要防守复制How ? Any example ? How ? Any example ?
• 总是有"failure atomicity" (a term used by Joshua Bloch) ：如果一个不可变对象抛出一个异常，它就永远不会处于不受欢迎或不确定的状态。 How ? Any example ?

有人可以通过支持它的例子详细解释这些要点吗？

谢谢。

Answer 1

..自动线程安全，没有同步问题

当两个不同的线程修改同一对象的状态时，会发生并发问题。 不可变对象无法修改，因此没有问题。

示例： String 。 两个线程可以毫无顾虑地传递给同一个String ，因为它们都不能以任何方式改变它。

不需要复制构造函数

...因为副本是改变它的唯一方法。 每个“修改”操作的不可变对象的一种常见设计模式，用于制作副本然后对新对象执行操作。

复制构造函数通常用于要更改的对象，而不会影响原始对象。 对于不可变对象，总是如此（根据定义）。

在String的情况下，所有方法和+运算符都返回新的String 。

不需要克隆的实现

往上看。

当用作场时，不需要防御性地复制

从前我做过傻事。 我在List中有一组枚举：

private static final List<Status> validStatuses;

static {
  validStatuses = new ArrayList<Status>();
  validStates.add(Status.OPEN);
  validStates.add(Status.REOPENED);
  validStates.add(Status.CLOSED);
}

此列表是从方法返回的：

public static List<Status> getAllStatuses() {
  return validStates;
}

我检索了该列表，但只想在界面中显示打开状态：

List<Status> statuses = Status.getAllStatuses();
statuses.remove(Status.CLOSED);

很棒，它有效！ 等等，现在所有状态列表只显示那两个 - 即使页面刷新后！ 发生了什么？ 我修改了一个静态对象。 哎呀。

我本可以在getAllStatuses的返回对象上使用防御性复制。 或者，我可以首先使用像Guava的ImmutableList这样的东西：

private static final List<Status> validStatuses =
    ImmutableList.of(Status.OPEN, Status.REOPENED, Status.CLOSED);

然后当我做了一些愚蠢的事情：

List<Status> statuses = Status.getAllStatuses();
statuses.remove(Status.CLOSED);  // Exception!

总是有“失败原子性”（Joshua Bloch使用的术语）：如果一个不可变对象抛出一个异常，它就永远不会处于不受欢迎或不确定的状态。

因为永远不能修改类，所以通过修改发出的所有状态都是完整的限定对象（因为它们不能更改，所以它们必须始终处于合格状态才有用）。 异常不会发出新对象，因此您永远不会有不受欢迎或不确定的状态。

Answer 2

它们是自动线程安全的，没有同步问题

是的，因为Java Memory Model为最终字段提供了保证：

final字段还允许程序员在没有同步的情况下实现线程安全的不可变对象。 线程安全的不可变对象被所有线程视为不可变的，即使使用数据争用传递线程之间的不可变对象的引用也是如此。

用作场时不需要防守复制如何？ 任何例子？

因为它们是不可变的，所以它们不能被修改，因此可以与外部代码共享它们（你知道它们无法弄乱对象的状态）。

推论：您不需要复制/克隆不可变对象。

总是有“失败原子性”

一旦正确构造，不可变对象就不会改变。 因此，无论是构造失败还是异常，或者它都没有，并且您知道对象处于一致状态。

Answer 3

这不是一个可以通过它的例子有用地解释的概念。 不可变对象的优点是你知道他们的数据不能改变，所以你不必担心。 您可以自由使用不可变对象，而不必担心传递它们的方法会改变它。

当我们执行多线程程序比这更方便时，因为基于线程更改的数据的错误不应该被完成

Answer 4

自动线程安全

• 因为它们无法更改（无法变异） - 任何访问它的线程都会找到处于相同状态的对象。 所以没有一种情况，比如一个线程改变对象的状态，然后第二个线程接管并改变对象的状态，然后再次第一个接管而没有任何线索，它被其他人更改
• 好的例子是ArrayList - 如果一个线程遍历其'元素并且第二个线程删除其中的一些，则第一个线程然后抛出某种并发异常。 使用不可变列表可以防止这种情况

复制构造函数

• 它并不意味着它不能拥有复制构​​造函数。 它是一个构造函数，您传递相同类型的对象，并创建新对象作为给定对象的副本。 这只是猜测，但为什么要复制始终处于相同状态的对象？

public class A
{
    private int a;

    public A(int a)
    {
        this.a = a;
    }

    public A(A original)
    {
        this.a = original.a;
    }

}  

克隆的实现

• 同样的问题，克隆对象，总是在同一状态，通常只占用内存空间。 但是你可以这样做，如果你想用不可变的方法创建可变对象
• 好的例子是再次集合，你可以生成不可变的可变集合

防御性复制

• 防御性复制意味着，当您将对象设置为字段时，您将创建相同类型的新对象，该对象是原始对象的副本
• 例