Java 可变对象和不可变对象

1、简单定义   

        不可变对象(Immutable Objects)即对象一旦被建立它的状态（对象的数据，也即对象属性值）就不能改变，反之即为可变对象(Mutable Objects)。

     不可变对象的类即为不可变类(Immutable Class)。Java平台类库中包含许多不可变类，如String、基本类型的包装类、BigInteger和BigDecimal等。

2、优缺点

     不可变对象有不少优势:

• 构造、测试和使用都很简单
• 线程安全且没有同步问题，不须要担忧数据会被其它线程修改
• 当用做类的属性时不须要保护性拷贝
• 能够很好的用做Map键值和Set元素

    不可变对象最大的缺点就是建立对象的开销，由于每一步操做都会产生一个新的对象。

3、编写不可变类

    能够遵守如下几点来编写一个不可变类:

• 确保类不能被继承 - 将类声明为final, 或者使用静态工厂并声明构造器为private
• 声明属性为private 和 final
• 不要提供任何能够修改对象状态的方法 - 不只仅是set方法, 还有任何其它能够改变状态的方法
• 若是类有任何可变对象属性, 那么当它们在类和类的调用者间传递的时候必须被保护性拷贝

    代码-1：

import java.util.Date;
/**
 * Planet是一个不可变类，由于当它构造完成以后没有办法改变它的状态
 */
public final class Planet {
    /**
     * 声明为final的基本类型数据老是不可变的
     */
    private final double fMass;
    /**
     * 不可变的对象属性 (String对象不可变)
     */
    private final String fName;
    /**
     * 可变的对象属性. 在这种状况下, 这个可变属性只能被这个类改变。
     * (在其它状况下, 容许在原生类外部改变一个属性是颇有意义的;
     * 这种状况就是当属性做为其它地方建立的一个对象引用)
     */
    private final Date fDateOfDiscovery;
    public Planet(double aMass, String aName, Date aDateOfDiscovery) {
        fMass = aMass;
        fName = aName;
        //建立aDateOfDiscovery的一个私有拷贝
        //这是保持fDateOfDiscovery属性为private的惟一方式, 而且保护这个
        //类不受调用者对于原始aDateOfDiscovery对象所作任何改变的影响
        fDateOfDiscovery = new Date(aDateOfDiscovery.getTime());
    }
    /**
     * 返回一个基本类型值.
     *
     * 调用者能够随意改变返回值,可是不会影响类内部。
     */
    public double getMass() {
        return fMass;
    }
    /**
     * 返回一个不可变对象
     *
     * 调用者获得内部属性的一个直接引用. 因为String是不可变的因此没什么影响
     */
    public String getName() {
        return fName;
    }
// /**
// * 返回一个可变对象 - 不是一个好的方式.
// *
// * 调用者获得内部属性的一个直接引用. 这一般很危险,由于Date对象既能够
// * 被这个类改变也能够被它的调用者改变.即,类再也不对fDate拥有绝对的控制。
// */
// public Date getDateOfDiscovery() {
// return fDateOfDiscovery;
// }
    /**
     * 返回一个可变对象 - 好的方式.
     *
     * 返回属性的一个保护性拷贝.调用者能够任意改变返回的Date对象,可是不会
     * 影响类的内部.为何? 由于它们没有fDate的一个引用. 更准确的说, 它们
     * 使用的是和fDate有着相同数据的另外一个Date对象
     */
    public Date getDateOfDiscovery() {
        return new Date(fDateOfDiscovery.getTime());
    }
    /**
     * 测试方法
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Planet planet = new Planet(1.0D, "earth", new Date());
        Date date = planet.getDateOfDiscovery();
        date.setTime(111111111L);
        System.out.println("the value of fDateOfDiscovery of internal class : " + planet.fDateOfDiscovery.getTime());
        System.out.println("the value of date after change its value : " + date.getTime());
    }

     运行结果以下：

     the value of fDateOfDiscovery of internal class : 1393943752205
     the value of date after change its value : 111111111

      因而可知Planet类的属性fDateOfDiscovery在对象构造完成以后就没有再改变。

      在《Effective Java》一书中, Joshua Bloch提出了一个强制性的建议 :

     "类应该是不可变的，除非有很好的理由让它是可变的....若是一个类不能设计为不可变的，也要尽量的限制它的可变性."

     BigDecimal从技术上讲不是不可变的, 由于它没有声明为final.

4、使用场景

      不可变类最适合表示抽象数据类型（如数字、枚举类型或颜色）的值。Java 类库中的基本数据类型的包装类（如Integer 、 Long 和 Float ）都是不可变的，其它数字类型（如 BigInteger 和 BigDecimal ）也是不可变的。表示复数或任意精度的有理数的类将比较适合设计为不可变类。甚至包含许多离散值的抽象类型（如向量或矩阵）也很适合设计成不可变类，这取决于你的应用程序。

       另外一个适合用不可变类实现的好示例就是 事件 。事件的生命期较短，并且经常会在建立它们的线程以外的线程中消耗，因此使它们成为不可变的是利大于弊。大多数 AWT 事件类都没有 严格的 做为不可变类来实现。一样地，在 通讯系统的 组件间 进行 消息传递，将消息对象设计成不可变的是明智的。

5、参考资料

    《Effective Java》

      http://www.ibm.com/developerworks/library/j-jtp02183/

      http://www.javapractices.com/topic/TopicAction.do?Id=29

      http://www.javaworld.com/article/2077362/core-java/mutable-or-immutable.html

      http://www.javalobby.org/articles/immutable/