Immutable-不变模式与不变类

• 不变模式的定义

一个对象在创建之后就不再变化，就是所谓的不变模式（Immutable Pattern）；

一般来讲，一个对象要么就是可变对象（Mutable Object），要么就是不变模式（Immutable Object）;

• 不变模式的结构

不变模式可增强对象的强壮性。不变模式允许多个对象共享某个对象，降低了对该对象进行并发访问（Concurrent Access）时的同步化开销。如果需要修改一个对象，就需要建立一个新的同类型对象，并在创建时将这个新的状态存储在新对象里。

不变模式只涉及到一个类。一个类的内部状态创建后，在整个生命周期都不会发生变化，这样的类称为不变类。这样使用不变类的模式叫做不变模式。不变模式不需要类图。

不变模式有两种形式：弱不变模式和强不变模式。它们的区别是子类是否是不变的，强不变类都是final的。

不变和只读的区别：当一个变量是只读时，当一个变量是只读时，变量的值不能直接改变，但是可以在其他变量改变的时候跟着改变。例如：生日是不变的，年龄是只读的。

• 不变模式在JDK中的应用

（1）String是一个强不变类。例如：String a = "hello"，String b = "hello"，java虚拟机其实只会创建一个字符串的实例，而这两个String对象都在共享这一个值，所以a == b 是成立的。如果字符串内容频繁变化，就不宜使用String类型，应该使用StringBuffer类型，StringBuilder类型。

（2）封装类，即8个原始类型的封装类（Integer、Float、 Double、Byte、Long、Short、Boolean、Character）都是强不变类。

• 不变模式的优缺点

（1）因为不能修改一个不变对象的状态，所以可以避免由此引起的不必要的程序错误；换言之，一个不变对象要比可变对象更加容易维护。

（2）因为没有任何一个线程能够修改不变对象的内部状态，一个不变对象自动就是线程安全的，这样就可以省掉处理同步化的开销。一个不变对象可以自由地被不同的客户端共享。

（3）不需要保护性拷贝（Deffensive Copy）。

（4）不需要拷贝构造函数和clone。

（5）只计算一次hashcode。mutable object必须每次计算。

（6）不变模式的唯一的缺点是，一旦需要修改一个不变对象的状态，就只好创建一个新的同类对象。在需要频繁修改不变对象的环境里，会有大量的不变对象作为中间结果被创建出来，再被Java语言的垃圾收集器收集走，这是一种资源上的浪费。

在设计任何一个类的时候，应当慎重考虑其状态是否有需要变化的可能性。除非其状态有变化的必要，不然应当将它设计成不变类。

• 自定不变类注意点

不提供setter
设置类为final，使其不被子类化。
设置所有成员变量（域）为final和private，防止直接修改。
如果某些成员变量是immuable的，那这些变量一定不能被外界访问到。如果要访问，要使用保护性拷贝来复制一份传给外界。