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Java如何創(chuàng)建不可變類 ?

來源:北京達(dá)內(nèi)教育        時(shí)間:2023-05-26        熱度:37℃        返回列表

class:java中class確切的表示為一個(gè)類

object:java中object確切的表示為一個(gè)對(duì)象,也稱為類的實(shí)例

其實(shí),如果一個(gè)類被設(shè)計(jì)成不可變的類,那么這個(gè)類的實(shí)例化對(duì)象也是不可變的。

不可變類:當(dāng)你獲得這個(gè)類的一個(gè)實(shí)例引用時(shí),你不可以改變這個(gè)實(shí)例的內(nèi)容。

那么,什么是不可變對(duì)象?

一旦一個(gè)類的實(shí)例化對(duì)象被創(chuàng)建并初始化,那么它就不可以被改變。我們可以調(diào)用訪問器方法(getter),復(fù)制對(duì)象,或者傳遞對(duì)象,但是不允許任何方法改變這個(gè)對(duì)象的狀態(tài)。包裝類(e.g.Integer或Float)和String類是不可變類的代表。

訪問器方法(accessor method):對(duì)成員變量做出訪問的方法,e.g.getter()方法。

修改器方法(mutator method):對(duì)成員變量做出修改的方法,e.g.setter()方法。

定義一個(gè)不可變類

如果我們要自己創(chuàng)建一個(gè)不可變類,需要遵守下面的規(guī)則:

將成員變量(field:在一些書中也翻譯為域)聲明成final并在構(gòu)造器中初始化。

對(duì)于基本類型的成員變量,用final修飾,一旦它被初始化,就不能被改變了。而對(duì)于引用類型的成員變量,不能夠改變它的引用。

成員變量如果被聲明稱final,那么構(gòu)建對(duì)象時(shí),必須要初始化這樣的域

引用類型是可變的,我們需要采取一些措施來保證它的不可變性。

為什么?如果我們只是聲明了一個(gè)final的可變引用類型,那么這個(gè)引用可以去引用外部的類,或者被其他外部類引用。在這種情況下,我們要做到:

1.這些方法不會(huì)改變這些可變對(duì)象中的內(nèi)容

2.不要將這些引用分享到外部供其他類使用,例如,如果對(duì)成員變量的引用是可以被其他類改變的,那么這些外部類就可以改變這個(gè)類中的內(nèi)容。

3.如果必須要返回一個(gè)引用,那么就返回一個(gè)對(duì)象的深度拷貝,這樣盡管返回的對(duì)象內(nèi)容改變了,但也保存著原始的內(nèi)容。

只提供訪問器方法(i.e. getter方法)不提供修改器方法(i.e.setter方法)

如果一定要改變這個(gè)對(duì)象的內(nèi)容,那就創(chuàng)建一個(gè)新的不可變對(duì)象內(nèi)容做相應(yīng)的修改,返回修改后的對(duì)象的引用聲明類是final的。如果一個(gè)類可以被繼承,那么它子類就可以重載它的方法,并且修改成員變量

Java API中不可變類的例子

讓我們來回顧一下String類,用它來理解上述的幾個(gè)方面在String類實(shí)現(xiàn)中的體現(xiàn):

所有在Stirng類中成員變量都被聲明成private,這些成員變量都在構(gòu)造器中在構(gòu)建對(duì)象時(shí)被初始化。

trim concat substring

都可以改變String的對(duì)象,為了保證String的不可變性,這些方法都返回的是一個(gè)改變相應(yīng)內(nèi)容后新的對(duì)象。

string類被聲明稱final,所以任何類都不能繼承,重載它的方法。

自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)不可變類

接下來我們自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)不可變類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 ...

}

上面的程序運(yùn)行之后,打?。?/p>

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

上面的程序體現(xiàn)了不可變類的以下幾點(diǎn):

· 這個(gè)類被聲明成final,不可以被繼承,也不可以重載它的方法

· 這個(gè)類的成員變量都是final并且是私有的

· 因?yàn)槌蓡T變量center是一個(gè)引用類型,是可變的,所以在他的getter方法中,返回的是對(duì)point對(duì)象的拷貝

設(shè)計(jì)一個(gè)不可變的類最關(guān)鍵的一點(diǎn)

要注意引用類型的成員變量,如果成員變量的類型是可變的引用類型,就必須要采取必要的措施來保護(hù)這個(gè)成員變量不會(huì)被修改

不可變類不足的地方

不可變對(duì)象同樣也有不足的地方。為了保證不可變性,不可變類中的方法會(huì)創(chuàng)建出一定量的對(duì)象的拷貝。例如,在上面的代碼中,每次調(diào)用getcenter方法都會(huì)新建并返回一個(gè)point對(duì)象的拷貝。而假如我們只需要調(diào)用一次,返回一個(gè)point對(duì)象,就沒必要費(fèi)盡心神的去設(shè)計(jì)一個(gè)不可變類,僅僅只需要一個(gè)可變的immutablecircle類就可以了。

String類在很多應(yīng)用場(chǎng)景中都會(huì)用到,如果我們調(diào)用String類中trim,concat,或者是在循環(huán)中調(diào)用substring方法,都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的臨時(shí)String對(duì)象。同時(shí),java也提供了Stringbuffer和Stringbuilder的可變類。他們同String一樣,但是卻可以改變這個(gè)對(duì)象的內(nèi)容。所以,我們可以根據(jù)不同的場(chǎng)景使用String類或者Stringbuffer/Stringbuilder類。

總結(jié),文章的最后還是那句話,要根據(jù)自己的實(shí)際需要,去設(shè)計(jì)代碼,而不要過度設(shè)計(jì)。

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