一、简介
不可变类是指这个类的实例一旦创建完成后，就不能改变其成员变量值。如Interger、Long和String等。可变类相对于不可变类，可变类创建实例后可以改变其成员变量值，开发中创建的大部分类都属于可变类。
二、优点
线程安全：不可变对象是线程安全的，在线程之间可以相互共享，不需要利用特殊机制来保证同步问题。
易于构造和使用。
三、设计方法
- 类添加final：只要继承类覆盖父类的方法并且继承类可以改变成员变量值。
- 成员变量添加private和final。
- 不为变成员变量提供setter方法。
- 提供带参构造器初始化所有成员，并对引用变量进行深拷贝(deep copy)。
- 在getter方法中，不要直接返回对象本身，而返回对象的拷贝。
四、String对象的不可变性
String代码是实现原理：
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence
{
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
/** The offset is the first index of the storage that is used. */
private final int offset;
/** The count is the number of characters in the String. */
private final int count;
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
....
public String(char value[]) {
this.value = Arrays.copyOf(value, value.length); // deep copy操作
}
...
public char[] toCharArray() {
// Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
char result[] = new char[value.length];
System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
return result;
}
...
}
如上代码所示，可以观察到以下设计细节:
- String类被final修饰，不可继承
- string内部所有成员都设置为私有变量
- 不存在value的setter并将value和offset设置为final。
- 当传入可变数组value[]时，进行copy而不是直接将value[]复制给内部变量.
- 获取value时不是直接返回对象引用，而是返回对象的copy.
五、String对象的并非真的不可变
可以通过反射机制的手段改变其值。例如：
import java.lang.reflect.Field;
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建字符串"Hello World"， 并赋给引用s
String s = "Hello World";
System.out.println("s = " + s);
//获取String类中的value字段
Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");
//改变value属性的访问权限
valueFieldOfString.setAccessible(true);
//获取s对象上的value属性的值
char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s);
//改变value所引用的数组中的第5个字符
value[5] = '-';
System.out.println("s = " + s);
}
}
打印结果为：
s = Hello World
s = Hello-World
六、总结
不可变类是实例创建后就不可以改变成员遍历的值。这种特性使得不可变类提供了线程安全的特性但同时也带来了对象创建的开销，每更改一个属性都是重新创建一个新的对象。JDK内部也提供了很多不可变类如Integer、Double、String等。String的不可变特性主要为了满足常量池、线程安全、类加载的需求。合理使用不可变类可以带来极大的好处。