Java中的不可变性

Question

在《Effective Java》中，Bloch建议使对象不可变时将所有字段设为final。这样做是必要的吗？只是不提供访问器方法就可以使其不可变吗？例如：

class A {
      private int x;
      A (int x) {
          this.x = x;
      }
}

上述类是不可变的，即使我没有将 x 声明为 final，对吗？我有什么遗漏吗？

- user2434

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访问器方法（例如 getX()）是可以的，问题在于“变异器”方法（例如 setX()）。 - Grundlefleck

@user2434，即使没有声明为final的所有字段，您也可以拥有一个不可变的类。但这意味着非final字段的不可变性不会影响对象的不可变性。实际上，String就是这样一个类的例子。请参见https://dev59.com/pGgu5IYBdhLWcg3wfHI_。 - Inquisitive

@Grundlefleck：即使使用final修饰符，get()方法也可能存在问题。例如，如果你有一个int[]数组用于存储集合中的元素，那么对该int进行get()操作会允许用户修改它。因此，在使用get()方法时也需要小心谨慎。 - user1111929

Answer 1

除了@Bozho所说的，将一个字段声明为final意味着可以在没有任何同步的情况下安全地访问它。

相比之下，如果该字段不是final，则存在小概率风险，即如果在没有适当同步的情况下访问该字段，则另一个线程可能会看到该字段的异常值。即使在对象构造之后没有改变字段的值也可能发生这种情况！

- Stephen C

Answer 2

它并非完全不可变，因为您可以更改值。下一步将是团队中的其他人将新值分配给字段。 final 表示不可变性的意图。

- Bozho

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除了反射之外，它是“完全”不可变的。它更容易被程序员错误地设置为不可变的事实是有效的，但这并不改变他问题的答案实际上是肯定的这一事实。 - Robin

Answer 3

'Effectively Immutable'类是由Java Concurrency In Practice 这本书定义的术语。

这意味着只要实例的引用“安全地发布”，它们就是不可变的。安全地发布引用需要使用同步，以便Java内存模型（JMM）可以保证调用者将完整写入的字段的值。例如，如果该字段不是final的，并且构造了一个实例并传递给另一个线程，则其他线程可能会看到未定义状态的字段（例如null（如果它是对象引用），或64位long字段的一半）。

如果实例仅在单个线程中使用，则区别无关紧要。这是因为JMM使用“线程内as-if-serial”语义。因此，在构造函数中分配字段将始终在字段被读取之前发生。

如果该字段是final的，则JMM将保证调用者将看到正确的值，无论如何发布引用。因此，如果您想将实例传递给其他线程而不使用同步形式，则final具有优势。

- Grundlefleck

Answer 4

你可以这样做，但是如果你在声明时使用了final，编译器会帮助你。一旦你尝试给成员变量赋新值，编译器就会抛出错误。

- leifg

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假设我将 'x' 声明为 final，我可以执行 A a = new A(5)，然后在下一行写入 a = new A(7)。编译器不会警告我任何东西。我有什么遗漏吗？ - user2434

@user2434 - 然后您创建了两个不可变的A实例，并将它们都分配给同一个变量。第一个现在将被垃圾回收。这与A的不可变性无关。 - Robin

Answer 5

目前来看，是的，这个类是不可变的。当然，忽略反射。

然而，正如@Bozho所说，只需要有人添加一个方法就可以改变这一点。

将x设置为final可以提供额外的安全性，并使您的意图更明确。

- James DW

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至少有人指出他所拥有的实际上是不可变的。指出它更容易被改变为不可变的，或者它不够线程安全都是有效的观点，但是否它是不可变的这个实际问题仍然需要回答。 - Robin

Answer 6

您可以使用setAccessible设置私有字段。这就是Spring、Hibernate等框架的操作方式。如果A也可以被子类化，那么问题就在于A的所有实例是否都是不可变的。

使不可变性明确化的主要好处是使编码者的意图清晰明了。final没有setter，因此读取代码时不需要查找它。我通常也在类注释中说明不可变性的意图。

（假设您知道不可变性的一般好处，因为您只问了机制方面的问题。）

- lokori

Answer 7

除了可以添加更改非 final 字段值的代码之外，JVM 对 final 和非 final 字段的处理方式是不同的。Java 内存模型 中有一节关于这个主题的内容（相当严肃的阅读）。

- gustafc