Java? 教程（不可變對象）

Songlcy 發(fā)布于2019-08-16 14:31 / 1765人閱讀

不可變對象

如果一個對象的狀態(tài)在構(gòu)造后不能改變，則該對象被認(rèn)為是不可變的，對不可變對象的最大依賴被廣泛認(rèn)為是一種創(chuàng)建簡單、可靠代碼的合理策略。

不可變對象在并發(fā)應(yīng)用程序中特別有用，由于它們不能改變狀態(tài)，因此它們不會被線程干擾破壞或在不一致的狀態(tài)下觀察。

程序員通常不愿意使用不可變對象，因為他們擔(dān)心創(chuàng)建新對象的成本而不是就地更新對象的成本，對象創(chuàng)建的影響經(jīng)常被高估，并且可以通過與不可變對象相關(guān)聯(lián)的一些效率來抵消，這些包括由于垃圾收集而減少的開銷，以及消除保護(hù)可變對象免于損壞所需的代碼。

以下小節(jié)采用其實例可變的類，并從中派生出具有不可變實例的類，通過這樣做，它們?yōu)檫@種轉(zhuǎn)換提供了一般規(guī)則，并演示了不可變對象的一些優(yōu)點。

同步類示例

SynchronizedRGB類定義了表示顏色的對象，每個對象將顏色表示為代表主要顏色值的三個整數(shù)和一個給出顏色名稱的字符串。

public class SynchronizedRGB {

    // Values must be between 0 and 255.
    private int red;
    private int green;
    private int blue;
    private String name;

    private void check(int red,
                       int green,
                       int blue) {
        if (red < 0 || red > 255
            || green < 0 || green > 255
            || blue < 0 || blue > 255) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
    }

    public SynchronizedRGB(int red,
                           int green,
                           int blue,
                           String name) {
        check(red, green, blue);
        this.red = red;
        this.green = green;
        this.blue = blue;
        this.name = name;
    }

    public void set(int red,
                    int green,
                    int blue,
                    String name) {
        check(red, green, blue);
        synchronized (this) {
            this.red = red;
            this.green = green;
            this.blue = blue;
            this.name = name;
        }
    }

    public synchronized int getRGB() {
        return ((red << 16) | (green << 8) | blue);
    }

    public synchronized String getName() {
        return name;
    }

    public synchronized void invert() {
        red = 255 - red;
        green = 255 - green;
        blue = 255 - blue;
        name = "Inverse of " + name;
    }
}

必須小心使用SynchronizedRGB以避免在不一致的狀態(tài)下被查看，例如，假設(shè)一個線程執(zhí)行以下代碼：

SynchronizedRGB color =
    new SynchronizedRGB(0, 0, 0, "Pitch Black");
...
int myColorInt = color.getRGB();      //Statement 1
String myColorName = color.getName(); //Statement 2

如果另一個線程在語句1之后但在語句2之前調(diào)用color.set，則myColorInt的值將與myColorName的值不匹配，為了避免這種結(jié)果，必須將兩個語句綁定在一起：

synchronized (color) {
    int myColorInt = color.getRGB();
    String myColorName = color.getName();
}

這種不一致只適用于可變對象 — 對于不可變版本的SynchronizedRGB，它不會是一個問題。

一種定義不可變對象的策略

以下規(guī)則定義了用于創(chuàng)建不可變對象的簡單策略，并非所有記錄為“不可變”的類都遵循這些規(guī)則。這并不一定意味著這些類的創(chuàng)造者是草率的 — 他們可能有充分的理由相信他們類的實例在構(gòu)造后永遠(yuǎn)不會改變，但是，這種策略需要復(fù)雜的分析，不適合初學(xué)者。

不要提供“setter”方法 — 修改字段或字段引用的對象的方法。

使所有字段為final和private。

不允許子類重寫方法，最簡單的方法是將類聲明為final，更復(fù)雜的方法是使構(gòu)造函數(shù)為private并在工廠方法中構(gòu)造實例。

如果實例字段包含對可變對象的引用，則不允許更改這些對象：

不要提供修改可變對象的方法。

不要共享對可變對象的引用，永遠(yuǎn)不要存儲對傳遞給構(gòu)造函數(shù)的外部可變對象的引用，如有必要，創(chuàng)建副本并存儲對副本的引用，同樣，必要時創(chuàng)建內(nèi)部可變對象的副本，以避免在方法中返回原始對象。

將此策略應(yīng)用于SynchronizedRGB會導(dǎo)致以下步驟：

這個類中有兩個setter方法，第一個方法set，任意改變對象，在類的不可變版本中不存在，第二個方法invert，可以通過讓它創(chuàng)建一個新對象而不是修改現(xiàn)有對象來進(jìn)行調(diào)整。

所有字段都已為private，他們進(jìn)一步獲得final。

該類本身被聲明為final。

只有一個字段引用一個對象，該對象本身是不可變的，因此，不需要防止改變“包含的”可變對象的狀態(tài)的保護(hù)措施。

在這些更改之后，我們有ImmutableRGB：

final public class ImmutableRGB {

    // Values must be between 0 and 255.
    final private int red;
    final private int green;
    final private int blue;
    final private String name;

    private void check(int red,
                       int green,
                       int blue) {
        if (red < 0 || red > 255
            || green < 0 || green > 255
            || blue < 0 || blue > 255) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
    }

    public ImmutableRGB(int red,
                        int green,
                        int blue,
                        String name) {
        check(red, green, blue);
        this.red = red;
        this.green = green;
        this.blue = blue;
        this.name = name;
    }


    public int getRGB() {
        return ((red << 16) | (green << 8) | blue);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public ImmutableRGB invert() {
        return new ImmutableRGB(255 - red,
                       255 - green,
                       255 - blue,
                       "Inverse of " + name);
    }
}

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