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Java如何创建不可变类 ?

  • 发布:Java培训
  • 来源:java问答
  • 时间:2017-02-24 13:50

class:java中class确切的表示为一个类

object:java中object确切的表示为一个对象,也称为类的实例

其实,如果一个类被设计成不可变的类,那么这个类的实例化对象也是不可变的。

不可变类:当你获得这个类的一个实例引用时,你不可以改变这个实例的内容。

那么,什么是不可变对象?

一旦一个类的实例化对象被创建并初始化,那么它就不可以被改变。我们可以调用访问器方法(getter),复制对象,或者传递对象,但是不允许任何方法改变这个对象的状态。包装类(e.g.Integer或Float)和String类是不可变类的代表。

访问器方法(accessor method):对成员变量做出访问的方法,e.g.getter()方法。

修改器方法(mutator method):对成员变量做出修改的方法,e.g.setter()方法。

定义一个不可变类

如果我们要自己创建一个不可变类,需要遵守下面的规则:

将成员变量(field:在一些书中也翻译为域)声明成final并在构造器中初始化。

对于基本类型的成员变量,用final修饰,一旦它被初始化,就不能被改变了。而对于引用类型的成员变量,不能够改变它的引用。

成员变量如果被声明称final,那么构建对象时,必须要初始化这样的域

引用类型是可变的,我们需要采取一些措施来保证它的不可变性。

为什么?如果我们只是声明了一个final的可变引用类型,那么这个引用可以去引用外部的类,或者被其他外部类引用。在这种情况下,我们要做到:

1.这些方法不会改变这些可变对象中的内容

2.不要将这些引用分享到外部供其他类使用,例如,如果对成员变量的引用是可以被其他类改变的,那么这些外部类就可以改变这个类中的内容。

3.如果必须要返回一个引用,那么就返回一个对象的深度拷贝,这样尽管返回的对象内容改变了,但也保存着原始的内容。

只提供访问器方法(i.e. getter方法)不提供修改器方法(i.e.setter方法)

如果一定要改变这个对象的内容,那就创建一个新的不可变对象内容做相应的修改,返回修改后的对象的引用声明类是final的。如果一个类可以被继承,那么它子类就可以重载它的方法,并且修改成员变量

Java API中不可变类的例子

让我们来回顾一下String类,用它来理解上述的几个方面在String类实现中的体现:

所有在Stirng类中成员变量都被声明成private,这些成员变量都在构造器中在构建对象时被初始化。

trim concat substring 都可以改变String的对象,为了保证String的不可变性,这些方法都返回的是一个改变相应内容后新的对象。

string类被声明称final,所以任何类都不能继承,重载它的方法。

自己实现一个不可变类

接下来我们自己实现一个不可变类ImmutableCircle。

//ImmutableCircle.java

// Point is a mutable class

class Point {

private int xPos, yPos;

public Point(int x, int y) {

xPos = x;

yPos = y;

}

public String toString() {

return "x = " + xPos + ", y = " + yPos;

}

int getX() { return xPos; }

int getY() { return yPos; }

}

// ImmutableCircle is an immutable class – the state of its objects

// cannot be modified once the object is created

public final class ImmutableCircle {

private final Point center;

private final int radius;

public ImmutableCircle(int x, int y, int r) {

center = new Point(x, y);

radius = r;

}

public String toString() {

return "center: " + center + " and radius = " + radius;

}

public int getRadius() {

return radius;

}

public Point getCenter() {

// return a copy of the object to avoid

// the value of center changed from code outside the class

return new Point(center.getX(), center.getY());

}

public static void main(String []s) {

System.out.println(new ImmutableCircle(10, 10, 20));

}

// other members are elided ...

}

上面的程序运行之后,打印:

center: x = 10, y = 10 and radius = 20

上面的程序体现了不可变类的以下几点:

· 这个类被声明成final,不可以被继承,也不可以重载它的方法

· 这个类的成员变量都是final并且是私有的

· 因为成员变量center是一个引用类型,是可变的,所以在他的getter方法中,返回的是对point对象的拷贝

设计一个不可变的类最关键的一点

要注意引用类型的成员变量,如果成员变量的类型是可变的引用类型,就必须要采取必要的措施来保护这个成员变量不会被修改

不可变类不足的地方

不可变对象同样也有不足的地方。为了保证不可变性,不可变类中的方法会创建出一定量的对象的拷贝。例如,在上面的代码中,每次调用getcenter方法都会新建并返回一个point对象的拷贝。而假如我们只需要调用一次,返回一个point对象,就没必要费尽心神的去设计一个不可变类,仅仅只需要一个可变的immutablecircle类就可以了。

String类在很多应用场景中都会用到,如果我们调用String类中trim,concat,或者是在循环中调用substring方法,都会创建一个新的临时String对象。同时,java也提供了Stringbuffer和Stringbuilder的可变类。他们同String一样,但是却可以改变这个对象的内容。所以,我们可以根据不同的场景使用String类或者Stringbuffer/Stringbuilder类。

总结,文章的最后还是那句话,要根据自己的实际需要,去设计代码,而不要过度设计。

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