不可变对象

一个对象被认为是不可变的，如果它的状态在被构造后不能改变。对于创建简单、可靠的代码，最大程度地依赖于不可变对象是一种被广泛接受的合理策略。

不可变对象在并发应用程序中特别有用。由于它们不能改变状态，因此不会被线程干扰破坏或在不一致的状态下观察到。

程序员通常不愿意使用不可变对象，因为他们担心创建新对象的成本，而不是在适当的地方更新对象。对象创建的影响经常被高估，并且可以被一些与不可变对象相关的效率所抵消。这包括减少垃圾收集带来的开销，以及消除保护可变对象不受损坏所需的代码。

下面的子节采用一个实例是可变的类，并从中派生一个具有不可变实例的类。在这样做的过程中，他们给出了这种转换的一般规则，并演示了不可变对象的一些优点。

源

我真的很喜欢SCJP Sun认证程序员Java 5学习指南的解释。

为了提高Java的内存效率，JVM留出了一个特殊的内存区域，称为“字符串常量池”。当编译器遇到String字面值时，它会检查池，看看是否已经存在相同的String。如果找到匹配，则对新字面值的引用将指向现有的String，并且不会创建新的String字面值对象。

不可变对象是不能通过编程改变的对象。它们特别适用于多线程环境或其他多个进程能够更改(突变)对象中的值的环境。

不过，澄清一下，StringBuilder实际上是一个可变对象，而不是不可变对象。常规的java String是不可变的(意味着一旦创建了它，就不能在不改变对象的情况下更改底层字符串)。

例如，假设我有一个名为ColoredString的类，它有一个String值和一个String颜色:

public class ColoredString {

    private String color;
    private String string;

    public ColoredString(String color, String string) {
        this.color  = color;
        this.string = string;
    }

    public String getColor()  { return this.color;  }
    public String getString() { return this.string; }

    public void setColor(String newColor) {
        this.color = newColor;
    }

}

在这个例子中，ColoredString被认为是可变的，因为您可以在不创建新的ColoredString类的情况下更改(突变)它的一个关键属性。这可能很糟糕的原因是，例如，假设您有一个GUI应用程序，它有多个线程，并且您正在使用ColoredStrings将数据打印到窗口。如果你有一个ColoredString的实例，它被创建为

new ColoredString("Blue", "This is a blue string!");

然后你会期望字符串总是“Blue”。然而，如果另一个线程获得了这个实例并调用

blueString.setColor("Red");

当你想要一个“蓝色”的字符串时，你会突然，很可能出乎意料地得到一个“红色”的字符串。正因为如此，在传递对象实例时，几乎总是首选不可变对象。在确实需要可变对象的情况下，通常只需从特定的控制字段传递副本来保护对象。

概括一下，在Java中，Java .lang. string是一个不可变对象(一旦创建就不能更改)，而Java .lang. stringbuilder是一个可变对象，因为它可以在不创建新实例的情况下进行更改。

不可变意味着一旦一个对象的构造函数完成执行，该实例就不能被改变。

这很有用，因为这意味着你可以传递对对象的引用，而不用担心其他人会改变它的内容。特别是在处理并发性时，对于永不更改的对象不存在锁定问题

e.g.

class Foo
{
     private final String myvar;

     public Foo(final String initialValue)
     {
         this.myvar = initialValue;
     }

     public String getValue()
     {
         return this.myvar;
     }
}

Foo不必担心getValue()的调用者可能会更改字符串中的文本。

如果你想象一个类似于Foo的类，但是成员是StringBuilder而不是String，你可以看到getValue()的调用者能够改变Foo实例的StringBuilder属性。

还要注意你可能会发现的不同类型的不变性:Eric Lippert写了一篇关于这个的博客文章。基本上，你可以拥有接口是不可变的对象，但在幕后实际可变的私有状态(因此不能在线程之间安全地共享)。

In large applications its common for string literals to occupy large bits of memory. So to efficiently handle the memory, the JVM allocates an area called "String constant pool".(Note that in memory even an unreferenced String carries around a char[], an int for its length, and another for its hashCode. For a number, by contrast, a maximum of eight immediate bytes is required) When complier comes across a String literal it checks the pool to see if there is an identical literal already present. And if one is found, the reference to the new literal is directed to the existing String, and no new 'String literal object' is created(the existing String simply gets an additional reference). Hence : String mutability saves memory... But when any of the variables change value, Actually - it's only their reference that's changed, not the value in memory(hence it will not affect the other variables referencing it) as seen below....

字符串s1 = "旧字符串";

//s1 variable, refers to string in memory
        reference                 |     MEMORY       |
        variables                 |                  |

           [s1]   --------------->|   "Old String"   |

字符串s2 = s1;

//s2 refers to same string as s1
                                  |                  |
           [s1]   --------------->|   "Old String"   |
           [s2]   ------------------------^

s1 = "New String";

//s1 deletes reference to old string and points to the newly created one
           [s1]   -----|--------->|   "New String"   |
                       |          |                  |
                       |~~~~~~~~~X|   "Old String"   |
           [s2]   ------------------------^

原来的字符串'in memory'没有改变，但是 引用变量已被更改，以便它引用新字符串。 如果我们没有s2, Old String仍然在内存中，但是 我们无法访问它…

实际上，如果你使用上面建议的维基百科定义，String不是不可变的。

字符串的状态改变后构造。看一下hashcode()方法。String将hashcode值缓存在本地字段中，但直到第一次调用hashcode()才计算它。这种对hashcode的惰性求值将String置于一个有趣的位置，作为状态发生变化的不可变对象，但如果不使用反射，就无法观察到它发生了变化。

所以也许不可变的定义应该是一个不能被观察到已经改变的对象。

如果一个不可变对象在创建后状态发生了变化，但是没有人可以看到它(没有反射)，这个对象仍然是不可变的吗?