Immutable 类的实现技巧

在编程中，immutable（不可变）类是指一旦创建后其状态就不能被修改的类。这种设计模式在多线程编程、函数式编程以及需要确保数据一致性的场景中非常有用。下面是一些实现不可变类的技巧：

1. 私有化字段

将所有字段声明为 private，以防止外部直接访问和修改。

public final class ImmutableClass {
    private final int field1;
    private final String field2;
}

2. 构造函数初始化

在构造函数中初始化所有字段，并确保它们是 final 的，这样一旦对象被创建，这些字段就不能再被修改。

public final class ImmutableClass {
    private final int field1;
    private final String field2;

    public ImmutableClass(int field1, String field2) {
        this.field1 = field1;
        this.field2 = field2;
    }
}

3. 不提供修改方法

不要提供任何可以修改对象状态的方法，如 setter 方法。

public final class ImmutableClass {
    private final int field1;
    private final String field2;

    public ImmutableClass(int field1, String field2) {
        this.field1 = field1;
        this.field2 = field2;
    }

    // No setter methods
}

4. 返回新实例而不是修改现有实例

如果需要“修改”不可变对象，应该返回一个新的实例，而不是修改现有的实例。

public final class ImmutableClass {
    private final int field1;
    private final String field2;

    public ImmutableClass(int field1, String field2) {
        this.field1 = field1;
        this.field2 = field2;
    }

    public ImmutableClass withField1(int newField1) {
        return new ImmutableClass(newField1, this.field2);
    }

    public ImmutableClass withField2(String newField2) {
        return new ImmutableClass(this.field1, newField2);
    }
}

5. 确保所有字段都是不可变的

如果字段是引用类型，确保这些引用类型本身也是不可变的，或者在构造函数中创建它们的副本。

public final class ImmutableClass {
    private final int field1;
    private final List<String> field2;

    public ImmutableClass(int field1, List<String> field2) {
        this.field1 = field1;
        this.field2 = Collections.unmodifiableList(new ArrayList<>(field2));
    }
}

6. 使用 final 关键字

将类声明为 final，以防止它被继承，从而避免子类修改其行为。

public final class ImmutableClass {
    // Class implementation
}

7. 覆盖 equals 和 hashCode 方法

为了确保对象在集合中的正确行为，需要覆盖 equals 和 hashCode 方法。

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) return true;
    if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
    ImmutableClass that = (ImmutableClass) o;
    return field1 == that.field1 && Objects.equals(field2, that.field2);
}

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(field1, field2);
}

8. 覆盖 toString 方法

为了方便调试和日志记录，可以覆盖 toString 方法。

@Override
public String toString() {
    return "ImmutableClass{" +
            "field1=" + field1 +
            ", field2='" + field2 + '\'' +
            '}';
}

通过遵循这些技巧，可以创建出安全且高效的不可变类。