一个对象如果在创建后不能被修改，那么就称为不可变对象。在并发编程中，一种被普遍认可的原则就是：尽可能的使用不可变对象来创建简单、可靠的代码。
在并发编程中，不可变对象特别有用。由于创建后不能被修改，所以不会出现由于线程干扰产生的错误或是内存一致性错误。
但是程序员们通常并不热衷于使用不可变对象，因为他们担心每次创建新对象的开销。实际上这种开销常常被过分高估，而且使用不可变对象所带来的一些效率提升也抵消了这种开销。例如：使用不可变对象降低了垃圾回收所产生的额外开销，也减少了用来确保使用可变对象不出现并发错误的一些额外代码。
接下来看一个可变对象的类，然后转化为一个不可变对象的类。通过这个例子说明转化的原则以及使用不可变对象的好处。
一个同步类的例子
SynchronizedRGB是表示颜色的类，每一个对象代表一种颜色，使用三个整形数表示颜色的三基色，字符串表示颜色名称。
01 |
public class SynchronizedRGB { |
02 |
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// Values must be between 0 and 255. |
04 |
private int red; |
05 |
private int green; |
06 |
private int blue; |
07 |
private String name; |
08 |
09 |
private void check(int red, |
10 |
int green, |
11 |
int blue) { |
12 |
if (red < 0 || red > 255 |
13 |
|| green < 0 || green > 255 |
14 |
|| blue < 0 || blue > 255) { |
15 |
throw new IllegalArgumentException(); |
16 |
} |
17 |
} |
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19 |
public SynchronizedRGB(int red, |
20 |
int green, |
21 |
int blue, |
22 |
String name) { |
23 |
check(red, green, blue); |
24 |
this.red = red; |
25 |
this.green = green; |
26 |
this.blue = blue; |
27 |
this.name = name; |
28 |
} |
29 |
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public void set(int red, |
31 |
int green, |
32 |
int blue, |
33 |
String name) { |
34 |
check(red, green, blue); |
35 |
synchronized (this) { |
36 |
this.red = red; |
37 |
this.green = green; |
38 |
this.blue = blue; |
39 |
this.name = name; |
40 |
} |
41 |
} |
42 |
43 |
public synchronized int getRGB() { |
44 |
return ((red << 16) | (green << 8) | blue); |
45 |
} |
46 |
47 |
public synchronized String getName() { |
48 |
return name; |
49 |
} |
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51 |
public synchronized void invert() { |
52 |
red = 255 - red; |
53 |
green = 255 - green; |
54 |
blue = 255 - blue; |
55 |
name = "Inverse of " + name; |
56 |
} |
57 |
} |
使用SynchronizedRGB时需要小心，避免其处于不一致的状态。例如一个线程执行了以下代码：
1 |
SynchronizedRGB color = |
2 |
new SynchronizedRGB(0, 0, 0, "Pitch Black"); |
3 |
... |
4 |
int myColorInt = color.getRGB(); //Statement 1 |
5 |
String myColorName = color.getName(); //Statement 2 |
如果有另外一个线程在Statement 1之后、Statement 2之前调用了color.set方法，那么myColorInt的值和myColorName的值就会不匹配。为了避免出现这样的结果，必须要像下面这样把这两条语句绑定到一块执行：
1 |
synchronized (color) { |
2 |
int myColorInt = color.getRGB(); |
3 |
String myColorName = color.getName(); |
4 |
} |
这种不一致的问题只可能发生在可变对象上。
定义不可变对象的策略
以下的一些规则是创建不可变对象的简单策略。并非所有不可变类都完全遵守这些规则，不过这不是编写这些类的程序员们粗心大意造成的，很可能的是他们有充分的理由确保这些对象在创建后不会被修改。但这需要非常复杂细致的分析，并不适用于初学者。
- 不要提供setter方法。（包括修改字段的方法和修改字段引用对象的方法）
- 将类的所有字段定义为final、private的。
- 不允许子类重写方法。简单的办法是将类声明为final，更好的方法是将构造函数声明为私有的，通过工厂方法创建对象。
- 如果类的字段是对可变对象的引用，不允许修改被引用对象。
- 不提供修改可变对象的方法。
- 不共享可变对象的引用。当一个引用被当做参数传递给构造函数，而这个引用指向的是一个外部的可变对象时，一定不要保存这个引用。如果必须要保存，那么创建可变对象的拷贝，然后保存拷贝对象的引用。同样如果需要返回内部的可变对象时，不要返回可变对象本身，而是返回其拷贝。
将这一策略应用到SynchronizedRGB有以下几步：
- SynchronizedRGB类有两个setter方法。第一个set方法只是简单的为字段设值（译者注：删掉即可），第二个invert方法修改为创建一个新对象，而不是在原有对象上修改。
- 所有的字段都已经是私有的，加上final即可。
- 将类声明为final的
- 只有一个字段是对象引用，并且被引用的对象也是不可变对象。
经过以上这些修改后，我们得到了ImmutableRGB：
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final public class ImmutableRGB { |
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03 |
// Values must be between 0 and 255. |
04 |
final private int red; |
05 |
final private int green; |
06 |
final private int blue; |
07 |
final private String name; |
08 |
09 |
private void check(int red, |
10 |
int green, |
11 |
int blue) { |
12 |
if (red < 0 || red > 255 |
13 |
|| green < 0 || green > 255 |
14 |
|| blue < 0 || blue > 255) { |
15 |
throw new IllegalArgumentException(); |
16 |
} |
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} |
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public ImmutableRGB(int red, |
20 |
int green, |
21 |
int blue, |
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String name) { |
23 |
check(red, green, blue); |
24 |
this.red = red; |
25 |
this.green = green; |
26 |
this.blue = blue; |
27 |
this.name = name; |
28 |
} |
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30 |
public int getRGB() { |
31 |
return ((red << 16) | (green << 8) | blue); |
32 |
} |
33 |
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public String getName() { |
35 |
return name; |
36 |
} |
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38 |
public ImmutableRGB invert() { |
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return new ImmutableRGB(255 - red, |
40 |
255 - green, |
41 |
255 - blue, |
42 |
"Inverse of " + name); |
43 |
} |
44 |
} |
