为什么需要不可变类？

不可变类一旦创建，其状态就不能被修改，这带来了多个方面的好处

包括：

线程安全性
简化代码
提高性能
…

不可变类不代表类内变量不可变，而是状态(字段值)不可变

线程安全性

多线程环境中的安全性：由于不可变对象一旦创建就不能改变状态，它们天生是线程安全的。

多个线程可以安全地共享和访问同一个不可变对象，而不需要同步机制来避免并发修改的问题。

简化代码

减少复杂性：不可变对象的状态不会改变，因此在处理它们时，不需要考虑对象状态的变化。这简化了代码，减少了错误的可能性。

安全性：不可变对象可以安全地传递给方法、存储在集合中或返回给调用者，而不需要担心它们会在其他地方被修改。

提高性能

缓存：不可变对象可以被缓存和重用。一个典型的例子是字符串池（String Pool），其中相同的字符串字面量被缓存，以减少内存使用和提高性能。

哈希码缓存：由于不可变对象的状态不变，它们的哈希码也不会变化。因此，可以在创建对象时计算并缓存哈希码，以提高集合（如哈希表和哈希集）的性能。

易于维护和调试

更容易理解和维护：由于不可变对象的状态一旦创建就不变，理解和维护这些对象的代码变得更加容易。开发者可以确信，一旦对象被构建，它的状态不会在后续代码中被改变。

避免副作用

无副作用：不可变对象在方法调用中不会产生副作用。方法调用返回结果，不会改变对象本身的状态，因此不需要担心对象状态在方法调用后被意外改变。

不可变类示例

一个典型的不可变类的设计示例是 Java 中的 String 类。

String 类内部使用 private final char[] 存储字符串，通过私有+不暴露setter方法来维持不可变

创建不可变类的规则

要创建一个不可变类，需要遵循以下规则：

声明类为 final：防止子类继承并改变类的行为。
所有字段都声明为 private 和 final：防止字段在对象创建后被修改。
没有提供修改字段的方法（setter 方法）：确保对象的状态在创建后不能被改变。
确保对象的状态在构造时完全初始化：通过构造方法初始化所有字段。
如果类包含可变对象的字段，确保这些字段在对象创建后不能被修改：
- 在构造方法中，使用防御性复制来初始化这些字段。
- 不要直接暴露这些可变对象的引用。

示例：包含可变对象的不可变类

import java.util.Date;

public final class ImmutableEvent {
    private final String name;
    private final Date date;

    public ImmutableEvent(String name, Date date) {
        this.name = name;
        // 使用防御性复制，确保外部不能修改 date 的值
        this.date = new Date(date.getTime());
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public Date getDate() {
        // 返回 date 的防御性复制
        return new Date(date.getTime());
    }
}

在这个示例中，通过使用防御性复制来初始化 Date 对象，并在 getter 方法中返回 Date 对象的防御性复制，确保了不可变性。

结论

不可变类提供了线程安全性、简化代码、提高性能和避免副作用等诸多优势。

通过遵循创建不可变类的规则，开发者可以设计出更加健壮和易于维护的代码。

不可变类在多线程编程、集合类的使用以及确保数据一致性等方面具有重要意义。