尺度不變性是指什么不變

因此，在我的第一篇文章中，我談到了一些構(gòu)建器模式，并提到了一個(gè)非常強(qiáng)大但卻被忽視的概念：不變性。

什么是不可變類？ 這只是一個(gè)其實(shí)例無(wú)法修改的類。 類屬性的每個(gè)值都在其聲明或其構(gòu)造函數(shù)中設(shè)置，并且在對(duì)象的整個(gè)生命周期中保留這些值。 Java有很多不變的類，例如String ，所有裝箱的原語(yǔ)（ Double ， Integer ， Float等）， BigInteger和BigDecimal等。 這有一個(gè)很好的理由：不可變類比可變類更易于設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)和使用。 一旦實(shí)例化它們，它們只能處于一種狀態(tài)，因此它們不易出錯(cuò)，并且，正如我們?cè)诒疚暮竺鏁?huì)看到的那樣，它們更加安全。

您如何確保類是不變的？ 只需遵循以下5個(gè)簡(jiǎn)單步驟：

不要提供任何可修改對(duì)象狀態(tài)的公共方法 ，也稱為增變器（例如setter）。

防止擴(kuò)展類 。 這不允許任何惡意或粗心的類擴(kuò)展我們的類并損害其不變的行為。 這樣做的通常且更簡(jiǎn)單的方法是將類標(biāo)記為final ，但是我將在本文中提及另一種方法。

將所有字段定為最終值 。 這是讓編譯器為您強(qiáng)制執(zhí)行第1點(diǎn)的方法。 此外，它清楚地使任何看到您的代碼的人都知道，您不希望這些字段在設(shè)置后更改其值。

將所有字段設(shè)為私有 。 無(wú)論您是否考慮了不變性，這一點(diǎn)都應(yīng)該很明顯，并且您應(yīng)該遵循它 ，但是我只是為了以防萬(wàn)一。

永遠(yuǎn)不要提供對(duì)任何可變屬性的訪問(wèn) 。 如果您的類具有一個(gè)可變對(duì)象作為其屬性之一（例如List ， Map或您的域問(wèn)題中的任何其他可變對(duì)象），請(qǐng)確保該類的客戶端永遠(yuǎn)無(wú)法獲得對(duì)該對(duì)象的引用。 這意味著您永遠(yuǎn)不要從訪問(wèn)器（例如，getter）直接返回對(duì)它們的引用，并且永遠(yuǎn)不要在構(gòu)造函數(shù)中使用從客戶端作為參數(shù)傳遞的引用來(lái)初始化它們。 在這種情況下，您應(yīng)該始終制作防御性副本。

有很多理論知識(shí)，沒(méi)有代碼，因此讓我們看看一個(gè)簡(jiǎn)單的不可變類是什么樣子，以及它如何處理我之前提到的5個(gè)步驟：

public class Book {private final String isbn;private final int publicationYear;private final List reviews;private Book(BookBuilder builder) {this.isbn = builder.isbn;this.publicationYear = builder.publicationYear;this.reviews = Lists.newArrayList(builder.reviews);}public String getIsbn() {return isbn;}public int getPublicationYear() {return publicationYear;}public List getReviews() {return Lists.newArrayList(reviews);}public static class BookBuilder {private String isbn;private int publicationYear;private List reviews;public BookBuilder isbn(String isbn) {this.isbn = isbn;return this;}public BookBuilder publicationYear(int year) {this.publicationYear = year;return this;}public BookBuilder reviews(List reviews) {this.reviews = reviews == null ? new ArrayList() : reviews;return this;}public Book build() {return new Book(this);}} }

我們將在這個(gè)非常簡(jiǎn)單的課程中講解重點(diǎn)。 首先，您可能已經(jīng)注意到，我再次使用了構(gòu)建器模式。 這不僅是因?yàn)槲沂撬闹覍?shí)擁護(hù)者，而且還因?yàn)槲蚁胝f(shuō)明一些我不想在之前的文章中沒(méi)有首先對(duì)不變性概念有基本了解的觀點(diǎn)。 現(xiàn)在，讓我們看一下我提到的5個(gè)步驟，您需要遵循這些步驟使一個(gè)類不可變，并查看它們是否對(duì)本書(shū)示例有效：

• • 不要提供任何修改對(duì)象狀態(tài)的公共方法 。 請(qǐng)注意，類上的唯一方法是其私有構(gòu)造函數(shù)和其屬性的獲取器，但沒(méi)有更改對(duì)象狀態(tài)的方法。
  • 防止擴(kuò)展類 。 這很棘手。 我提到確保這一點(diǎn)的最簡(jiǎn)單方法是將班級(jí)定為最終班，但Book班顯然不是最終班。 但是，請(qǐng)注意，唯一可用的構(gòu)造函數(shù)是private 。 編譯器確保沒(méi)有公共或受保護(hù)的構(gòu)造函數(shù)的類不能被子類化。 因此，在這種情況下，不需要在類聲明中使用final關(guān)鍵字，但是無(wú)論如何將其包括在內(nèi)只是個(gè)好主意，以使看到您代碼的任何人都可以清楚地知道。
  • 將所有字段定為最終值 。 非常簡(jiǎn)單，該類上的所有屬性都聲明為final 。
  • 永遠(yuǎn)不要提供對(duì)任何可變屬性的訪問(wèn) 。 這實(shí)際上很有趣。 請(qǐng)注意Book類如何具有一個(gè)List <String>屬性，該屬性被聲明為final并且其值在類構(gòu)造函數(shù)上設(shè)置。 但是，此列表是可變對(duì)象。 也就是說(shuō)，雖然評(píng)論參考一旦設(shè)置便無(wú)法更改，但列表的內(nèi)容可以更改。 引用相同列表的客戶端可以添加或刪除元素，結(jié)果，在創(chuàng)建Book對(duì)象后更改其狀態(tài)。 因此，請(qǐng)注意，在Book構(gòu)造函數(shù)中，我們不直接分配引用。 相反，我們使用Guava庫(kù)通過(guò)調(diào)用“ this.reviews = Lists.newArrayList(builder.reviews); ”來(lái)復(fù)制列表this.reviews = Lists.newArrayList(builder.reviews); ”。 在getReviews方法上可以看到相同的情況，在該方法中，我們返回列表的副本而不是直接引用。 值得注意的是，此示例可能有點(diǎn)簡(jiǎn)化，因?yàn)樵u(píng)論列表只能包含不可變的字符串。 如果列表的類型是可變的類，那么您還必須復(fù)制列表中的每個(gè)對(duì)象，而不僅僅是列表本身。

最后一點(diǎn)說(shuō)明了為什么不可變的類導(dǎo)致更簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)和更易于閱讀的代碼。 您只需共享那些不可變的對(duì)象，而不必?fù)?dān)心防御性副本。 實(shí)際上，絕對(duì)不要制作任何副本，因?yàn)閷?duì)象的任何副本都將永遠(yuǎn)等于原始副本。 一個(gè)必然的結(jié)論是，不變的對(duì)象只是簡(jiǎn)單的。 他們只能處于一種狀態(tài)，并且一生都保持這種狀態(tài)。 您可以使用類構(gòu)造函數(shù)檢查所有不變量（即需要在該類上有效的條件，例如其屬性之一的值范圍），然后可以確保這些不變量保持真實(shí)狀態(tài)而無(wú)需付出任何努力您或您的客戶。

不變對(duì)象的另一個(gè)巨大好處是它們本質(zhì)上是線程安全的。 它們不能被同時(shí)訪問(wèn)對(duì)象的多個(gè)線程破壞。 到目前為止，這是在應(yīng)用程序中提供線程安全性的最簡(jiǎn)單且不易出錯(cuò)的方法。

但是，如果您已經(jīng)有一個(gè)Book實(shí)例并且想要更改其屬性之一的值怎么辦？ 換句話說(shuō)，您想要更改對(duì)象的狀態(tài)。 在不可變的類上，按照定義，這是不可能的。 但是，與軟件中的大多數(shù)事情一樣，總有一種解決方法。 在這種情況下，實(shí)際上有兩個(gè)。

第一種選擇是在Book類上使用Fluent Interface技術(shù)，并具有類似于setter的方法，這些方法實(shí)際上創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，該對(duì)象的所有屬性都具有相同的值，但要更改的對(duì)象除外。 在我們的示例中，我們將必須在Book類中添加以下內(nèi)容：

private Book(BookBuilder builder) {this(builder.isbn, builder.publicationYear, builder.reviews);}private Book(String isbn, int publicationYear, List reviews) {this.isbn = isbn;this.publicationYear = publicationYear;this.reviews = Lists.newArrayList(reviews);}public Book withIsbn(String isbn) {return new Book(isbn,this.publicationYear, this.reviews);}

請(qǐng)注意，我們添加了一個(gè)新的私有構(gòu)造函數(shù)，可以在其中指定每個(gè)屬性的值，并修改了舊的構(gòu)造函數(shù)以使用新的構(gòu)造函數(shù)。 此外，我們添加了一個(gè)新方法，該方法返回一個(gè)新的Book對(duì)象，該對(duì)象具有我們想要的isbn屬性值。 相同的概念適用于該類的其余屬性。 之所以稱為功能方法，是因?yàn)榉椒o(wú)需修改即可返回對(duì)其參數(shù)進(jìn)行操作的結(jié)果。 這與程序或命令式方法形成對(duì)比，在方法式或命令式方法中，方法將一個(gè)過(guò)程應(yīng)用于其操作數(shù)，從而更改其狀態(tài)。

這種生成新對(duì)象的方法顯示了不可變類的唯一真正缺點(diǎn)：它們要求我們?yōu)樗璧拿總€(gè)不同值創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，這會(huì)在性能和內(nèi)存消耗方面產(chǎn)生可觀的開(kāi)銷。 如果要更改對(duì)象的幾個(gè)屬性，則會(huì)放大此問(wèn)題，因?yàn)樵诿總€(gè)步驟中都將生成一個(gè)新對(duì)象，并且最終會(huì)丟棄所有中間對(duì)象，而僅保留最后一個(gè)結(jié)果。

我們可以在構(gòu)建器模式的幫助下為多步操作提供更好的選擇，例如我在上一段中描述的操作。 基本上，我們向構(gòu)建器添加一個(gè)新的構(gòu)造器，該構(gòu)造器采用一個(gè)已經(jīng)創(chuàng)建的實(shí)例來(lái)設(shè)置其所有初始值。 然后，客戶端可以以通常的方式使用構(gòu)建器來(lái)設(shè)置所有所需的值，然后使用build方法來(lái)創(chuàng)建最終對(duì)象。 這樣，我們避免只使用我們需要的某些值來(lái)創(chuàng)建中間對(duì)象。 在我們的示例中，此技術(shù)在生成器方面看起來(lái)像這樣：

public BookBuilder(Book book) {this.isbn = book.getIsbn();this.publicationYear = book.getPublicationYear();this.reviews = book.getReviews(); }

然后，在我們的客戶上，我們可以：

Book originalBook = getRandomBook();Book modifiedBook = new BookBuilder(originalBook).isbn('123456').publicationYear(2011).build();

現(xiàn)在，顯然構(gòu)建器不是線程安全的，因此您必須采取所有通常的預(yù)防措施，例如不與多個(gè)線程共享構(gòu)建器。

我提到過(guò)這樣一個(gè)事實(shí)，即我們必須為狀態(tài)的每個(gè)更改都創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，這可能會(huì)增加性能，這是不可變類的唯一真正的缺點(diǎn)。 但是，對(duì)象創(chuàng)建是JVM不斷改進(jìn)的方面之一。 實(shí)際上，除特殊情況外，對(duì)象創(chuàng)建比您想象的要高效得多。 無(wú)論如何，提出一個(gè)簡(jiǎn)單明了的設(shè)計(jì)通常是一個(gè)好主意，然后僅在進(jìn)行測(cè)量后才重構(gòu)性能。 在嘗試猜測(cè)代碼花費(fèi)大量時(shí)間的十分之九的時(shí)間中，有九次會(huì)發(fā)現(xiàn)自己錯(cuò)了。 此外，不變對(duì)象可以自由共享而不必?fù)?dān)心后果，這一事實(shí)使您有機(jī)會(huì)鼓勵(lì)客戶端盡可能重用現(xiàn)有實(shí)例，從而大大減少了創(chuàng)建對(duì)象的數(shù)量。 一種常見(jiàn)的方法是為最常見(jiàn)的值提供公共靜態(tài)最終常量。 此技術(shù)在JDK上大量使用，例如在Boolean.FALSE或BigDecimal.ZERO中 。

總結(jié)一下這篇文章，如果您想從中學(xué)到一些東西，那就這樣吧： 除非有充分的理由使它們可變，否則類應(yīng)該是不可變的 。 不要為每個(gè)類屬性自動(dòng)添加設(shè)置器。 如果出于某種原因您絕對(duì)不能使您的類不可變，那么請(qǐng)盡可能限制其可變性。 一個(gè)對(duì)象可以處于的狀態(tài)越少，就越容易考慮該對(duì)象及其不變量。 并且不必?fù)?dān)心不變性的性能開(kāi)銷，很有可能您不必?fù)?dān)心它。

參考： JCG合作伙伴 Jose Luis在開(kāi)發(fā)上的 不變性的來(lái)龍去脈 。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2013/01/the-ins-and-outs-of-immutability.html

尺度不變性是指什么不變

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的尺度不变性是指什么不变_不变性的来龙去脉的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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