Java 中的不可变 class

Question

根据许多文档，我看到不可变 class 应该具有以下特征：

但我的问题是：

Answer 1

1.What if I have a class with only final variables?

这会让你走得很远，但不会一路走来。这些变量的类型也需要是不可变的。例如考虑

class MyImmutableClass {
    // final variable, referring to a mutable type
    final String[] arr = { "hello" };

    // ...
}

这允许某人做

myImmutableObject.arr[0] = "world";

并有效地改变不可变 class.

的对象

此外，建议禁止扩展 class（因为无法强制子class 不可变）。请参阅下面第三个问题的答案。

If I do have setters also, I cannot change the state of the Object, As i have all the final variables. so how will this affect immutability.

没错。如果所有变量都是最终变量，标准 setter 方法将不存在。

how can inheritance change the object state in this case?

subclass 不能改变 superclass 的 final 字段的状态。但是继承还有另外一个问题。

如果你有一个不可变的 Animal subclass 由 Dog 编辑，并且 Dog 有一个 setDogsName 方法来改变对象，那么实际上你可能有 Animal 个对象（Dog 类型）实际上是可变的。

换句话说，如果不可变 class 开放扩展，那么不可变的大部分（全部？）好处都会丢失：例如，如果您收到 Animal 作为方法的参数，您不能假设它是不可变的。您不能安全地将 Animal 对象作为哈希映射中的键等

基本上原来的陈述有点多余，这就是为什么我觉得它们有点混乱：

另外，这些是足够的约束，但不是必需的。例如，您可以拥有不带 final 变量/final 字段类型的不可变 classes，只要它们是私有的，从不在内部更改并且从不泄露给外部。

Answer 2

If i do have setters also,i cannot change the state of the Object, As i have all the final variables. so how will this affect immutablity.

final 处于 reference 级别，immutability 处于 instance 级别.

class someMutableClass{
final List someList;
}

在上面这段代码中。如果列表的引用逃脱了，那么任何人都可以这样做： someList.add(someValue)

但是他们做不到:

someList=someOtherList;

这就是区别。

how can inheritence change the object state in this case?

子 class 可以访问父 class 的某些字段，然后对其进行更改。您可以使父 class 引用指向子 class 对象并修改其字段。因此，为了确保不变性，您必须确保子 class 不会更改父项中的任何内容。所以让它成为 final.

Answer 3

不可变的 class 是您无法更改的。实现不变性是消除改变对象状态的可能方式的问题。这可以通过结合结构和行为手段来实现。

但首先，让我们看一下 "should have" 列表：

"class should be final" - 这可能是可取的，但它可能不是绝对必要的......甚至不是可取的。 class 的实例¹ 可以是不可变的，即使某些子class 的实例是可变的。这完全取决于哪些 classes 需要是不可变的，这取决于上下文。
"all the methods should be final" - 既不必要也不充分。如果 class 是 final 那么就没有必要了。如果 class 不是 final，那么它是不够的。（您可以在子class中添加具有不同签名的方法。）
"all the variables should be final" - 既不必要也不充分。你可以有一个不可变的class，它的字段不是final，还有一个可变的class，它的字段都是final.
"there should not be any setters" - 这取决于你所说的 "setter" 的意思，但是这又是不必要的（对于某些可变性模型）或足够的。

您的问题：

1) What if i have a class with only final variables ?

这不足以保证不变性。例如，如果最终变量之一是数组，则可以更改该数组的状态，从而更改整个对象的状态。这可以通过 setter（或 class 的任何其他方法）来完成，或者如果 class 是 "leaky abstraction" 那么它可以通过外部代码来完成。

2) If i do have setters also,i cannot change the state of the Object, As i have all the final variables. so how will this affect immutablity.

见上文。将所有字段声明为 final 并不能保证不变性。 setter 可以更改对象的可变组件的状态。

3) how can inheritence change the object state in this case?

不能¹。但这不是重点。

制作不可变 class final 的原因是为了阻止某人创建 可变子 class class.

为什么这很重要？

好吧，假设一个方法要求参数是不可变的（例如为了安全）。如果你用一个不可变的 class 而不是 final 来声明它，那么有人会创建一个可变的子 class 并传递它的一个实例而不是原始的不可变 class.

这就是为什么（例如）String class 是 final 的主要原因。

^{1 - 我需要证明这一点。这取决于我们谈论的是 class 是 A 的实例，还是与 A 类型兼容的实例。我说的是前者。事实上，有一个可变的 subclass 确实会影响 class 为 A.}

的实例的可变性

Immutable class in Java