问题

不可变类是其实例不能被修改的类，没有实例中所包含的数据域，在实例被创建的时候被初始化，且在实例的生命周期中不能被修改。JAVA中有许多不可变类，如String，值的基本包装类型，BigInteger和BigDecimal等，不可变类是线程安全的。不可变有很多优点，那么设计不可变类的原则有哪些？

解决

1. 设计不可变类有以下几条规则：

   • 不要提供任何修改实例数据域的setter方法；
   • 保证类不会被扩展：防止子类恶意修改实例对象，应该禁止类被子类扩展，可以将其定义为final；或者让类所有的构造器都变成私有的或者包级私有的，并添加公有的静态工厂来代替公有的构造器；
   • 所有的域都是final的；
   • 所有的域都成为私有的，这样可以防止客户端获得访问被域引用的可变对象的权限，并防止客户端修改这些对象；
   • 确保对于任何可变组件的互斥性访问：如果类具有指向可变对象的域，则必须确保客户端无法获得指向这些对象的引用；

2. 示例

   例如，String不可变类的具体实现为：

   public final class String
       implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence
   {
       /** The value is used for character storage. */
       private final char value[];
       /** The offset is the first index of the storage that is used. */
       private final int offset;
       /** The count is the number of characters in the String. */
       private final int count;
       /** Cache the hash code for the string */
       private int hash; // Default to 0
       ....
       public String(char value[]) {
           this.value = Arrays.copyOf(value, value.length); 
        }
       ...
        public char[] toCharArray() {
        // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
           char result[] = new char[value.length];
           System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
           return result;
       }
       ...
   }
   

   如上代码所示，可以观察到以下设计细节:

   1. String类被final修饰，不可继承
   2. string内部所有成员都设置为私有变量
   3. 不存在value的setter
   4. 并将value和offset设置为final。
   5. 当传入可变数组value[]时，进行深拷贝而不是直接将value[]复制给内部变量.
   6. 获取value时不是直接返回对象引用，而是返回对象的copy.

结论

不可变类有很多好处，因此合适的适用场景下，可以考虑将类设计生不可变类，并遵守不可变类的设计原则。