如果問你在日常開發中用到的最多的一個 Java? 類是什么，阿粉敢打賭絕對是 String.class?。說到 String? 大家都知道 String 是一個不可變的類；雖然用的很多，那不知道小伙伴們有沒有想過怎么樣創建一個自己的不可變的類呢？這篇文章阿粉就帶大家來實踐一下，創建一個自己的不可變的類。
特性
在手動編寫代碼之前，我們先了解一下不可變類都有哪些特性，
定義類的時候需要使用final? 關鍵字進行修飾：之所以使用 final 進行修飾是因為這樣可以避免被其他類繼承，一旦有了子類繼承就會破壞父類的不可變性機制；
成員變量需要使用fina?l 關鍵詞修飾，并且需要是 private 的：避免屬性被外部修改；
成員變量不可提供setter? 方法，只能提供 getter 方法：避免被外部修改，并且避免返回成員變量本身；
提供所有字段的構造函數；
實操
知道了不可變類的一些基本特性之后，我們來實際寫代碼操作一下，以及我們會驗證一下，如果不按照上面的要求來編寫的話，會出現什么樣的問題。
這里我們定義一個 Teacher? 類來測試一下，按照我們上面提到的幾點，我們給類和屬性的定義都加上 final 代碼如下所示。
package com.example.demo.immutable;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public final class Teacher {
private final String name;
private final List<String> students;
private final Address address;
private final Map<String, String> metadata;
public Teacher(String name, List<String> students, Address address, Map<String, String> metadata){
this.name = name;
this.students = students;
this.address = address;
this.metadata = metadata;
}
public String getName(){
return name;
}
public List<String> getStudents(){
return students;
}
public Address getAddress(){
return address;
}
public Map<String, String> getMetadata(){
return metadata;
}
}
package com.example.demo.immutable;
public class Address {
private String country;
private String city;
public String getCountry(){
return country;
}
public void setCountry(String country){
this.country = country;
}
public String getCity(){
return city;
}
public void setCity(String city){
this.city = city;
}
}
我們思考一下，上面的代碼是否真正的做到了不可變，好，我們思考三秒鐘，心里默默的數三下。為了回答這個問題，我們看下下面的測試代碼。
package com.example.demo;
import com.example.demo.immutable.Address;
import com.example.demo.immutable.Teacher;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
* <br>
* <b>Function：</b><br>
* <b>Author：</b>@author Silence<br>
* <b>Date：</b>2022-11-22 21:17<br>
* <b>Desc：</b>無<br>
*/
public class ImmutableDemo {
public static void main(String[] args){
List<String> students = new ArrayList<>();
students.add("鴨血粉絲 1");
students.add("鴨血粉絲 2");
students.add("鴨血粉絲 3");
Address address = new Address();
address.setCountry("中國");
address.setCity("深圳");
Map<String, String> metadata = new HashMap<>();
metadata.put("hobby", "籃球");
metadata.put("age", "29");
Teacher teacher = new Teacher("Java極客技術", students, address, metadata);
System.out.println(teacher.getStudents().size());
System.out.println(teacher.getMetadata().size());
System.out.println(teacher.getAddress().getCity());
// 修改屬性
teacher.getStudents().add("小明");
teacher.getMetadata().put("weight", "120");
teacher.getAddress().setCity("廣州");
System.out.println(teacher.getStudents().size());
System.out.println(teacher.getMetadata().size());
System.out.println(teacher.getAddress().getCity());
}
}
運行的結果如下截圖所示，通過測試我們可以發現，簡單的只添加 final? 關鍵字是不能解決不可變性的，我們當前的 teacher 實例已經被外層修改掉了成員變量。
為了解決這個問題，我們還需要對我們的 Teacher? 類進行改造，首先我們可以想到的就是需要將 students? 和 metadata? 兩個成員變量不能直接返回給外層，否則外層的修改會直接影響到我們的不可變類，那么我們就可以修改 getter 方法，拷貝一下成員變量進行返回，而不是直接返回，修改代碼如下
public List<String> getStudents(){
return new ArrayList<>(students);
//return students;
}
public Map<String, String> getMetadata(){
return new HashMap<>(metadata);
//return metadata;
}我們再次運行上面的測試代碼，可以看到這次的返回數據如下，這次我們的 students? 和 metadate? 成員變量并沒有被外層修改掉了。但是我們的 address 成員變量還是有問題，沒關系，我們接著往下看。
很自然的為了解決 address? 的問題，我們想到了也是進行一個拷貝，再調用 getter? 方法的時候返回一個拷貝對象，而不是直接返回成員變量。那我們就需要改造 Address? 類，將其變成 Cloneable? 的即可，我們實現 接口，然后覆蓋一個 clone 方法，代碼如下
package com.example.demo.immutable;
public class Address implements Cloneable{
...// 省略
@Override
public Address clone(){
try {
return (Address) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new AssertionError();
}
}
}
再修改 Teacher? 的 getAddress 方法
public Address getAddress(){
//return address;
return address.clone();
}接下來我們再運行一下測試代碼，結果如下，可以看到這次我們的 teacher 實例的成員變量并沒有被修改掉了，至此我們完成了一個不可變對象的創建！
String 的實現
前面我們看的是自定義實現不可變類的操作，接下來我們簡單看一下 String? 類是如何實現不可變的，通過源碼我們可以看到 String? 也使用了關鍵字 final? 來避免被子類繼承，以及對應存放具體值的成員變量也使用了 final 關鍵字。
并且對外提供的方法 substring? 也是通過復制的形式對外提供的新的 String 對象。
注意阿粉這里的 JDK 版本是 19 所以可能大家版本不一致具體的實現不太一樣，但是本質上都是一樣的。
