第2章-Immutable

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2.1 模式简介

1. Java.lang.String 类用于表示字符串。string类中并没有修改字符串内容的方法。也就是说，string的实例所表示的字符串的内容绝对不会发生变化。
2. 正因为如此，string类中的方法无需声明为synchronized。因为实例的内部状态不会发生改变，所以无论String实例被多少个线程访问，也无需执行线程的互斥处理。
3. Immutable就是不变的、不发生改变的意思。Immutable模式中存在着确保实例状态不发生改变的类（immutable类）。在访问这些实例时并不需要执行耗时的互斥处理，因此若能巧妙利用该模式，定能提高程序性能。
4. Immutable的反义词是Mutable（易变的）。在设计类或理解已有类的时候，一定要注意 “这个类是不变的还是易变的”，即注意类的不可变性（immutability）。string就是一个Immutable类。

2.3 Immutable模式中的角色

2.3.1 Immutable (不可变的)

1. Immutable角色是一个类，在这个角色中，字段的值不可以修改，也不存在修改字段内容的方法。
2. Immutable角色的实例被创建后，状态将不再发生变化。这时，无需对Immutable角色应用Single Threaded Execution 模式。也就是说，无需将Immutable角色的方法声明为synchronized。

2.3.2 类图和Timethreads图

类图

Timethreads图

2.4 拓展思路的要点

2.4.1 何时使用

1. 实例创建后，状态不再发生变化时。
2. 实例是共享的，且被频繁访问时。

2.4.2 成对的mutable类和immutable类

1. 考虑将某个类拆分为mutable类和immutable类，然后再设计成可以根据mutable实例创建immutable实例，并可以反过来根据immutable实例创建mutable实例。这样，immutable类的部分就可以应用Immutable模式了。

• Java的标准类库中就有成对的mutable类和immutable类，例如，java.lang.StringBuffer类和java.lang.String类。
• StringBuffer类是表示字符串的mutable类。StringBuffer表示的字符串能够随便改写，为了确保安全，改写时需要妥善使用synchronized。而string类是表示字符串的immutable类。string实例表示的字符串不可以改写。
• StringBuffer类中有一个以string为参数的构造函数，而String类中有一个以StringBuffer为参数的构造函数。也就是说，stringBuffer的实例和String的实例可以互相转换。

2.6 延伸阅读1：final

2.6.1 final的含义

1. final类：如果在类的声明中加上final，则表示该类无法扩展。也就是说，无法创建final类的子类。由于无法创建fina1类的子类，所以final类中声明的方法也就不会被重写。

2. final方法：如果在实例方法的声明中加上final，则表示该方法不会被子类的方法重写。如果在静态方法的声明中加上final，则表示该方法不会被子类的方法隐藏（hide）。如果试图重写或隐藏final方法，编译时会提示错误。

3. final字段：final字段只能赋值一次，方法如下：

   字段类型	赋值方法1	赋值方法2
   final实例字段	在字段声明时	在构造函数中
   final静态字段	在字段声明时	在static代码块中

4. final变量和final参数：局部变量和方法的参数也可以声明为final。final变量只可以赋值一次。而final参数不可以赋值，因为在调用方法时，已经对其赋值了。

2.7 延伸阅读2：集合类与多线程

• 管理多个实例的接口或类统称为集合（collection）。例如，java.uti1包中的List接口和ArrayList类就是最具代表性的集合。

2.7.1 非线程安全的java.util.ArrayList类

1. java.util.ArrayList类用于提供可调整大小的数组，是非线程安全的。因此，当多个线程并发执行读写时，是不安全的。
2. ArrayList类（及迭代器）在被多个线程同时读写而失去安全性时，便会抛出ConcurrentModificationException 异常。该运行时（runtime）的异常用于表示“执行并发修改了”。

2.7.2 利用Collections.synchronizedList方法所进行的同步

1. java.util.ArrayList 是非线程安全的类，但如果使用Collections.synchronizedList方法进行同步，就能够得到线程安全的实例。

2.7.3 java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList类

1. java.util.concurrent.CopyonwriteArrayList类是线程安全的。与使用Collections.synchronizedList方法进行同步不同，CopyonwriteArrayList类是采用 copy-on-write 技术来避免读写冲突的。
2. 所谓copy-on-write，就是“写时复制”的意思。如果使用copy-on-write，当对集合执行“写”
   操作时，内部已确保安全的数组就会被整体复制。复制之后，就无需在使用迭代器依次读取元素时担心元素会被修改了。因此，CopyonwriteArraylist类（及迭代器）绝对不会抛出ConcurrentModificationException异常。
3. 使用copy-on-write时，每次执行“写”操作都会执行复制。因此，程序频繁执行“写”操作时，如果使用CopyonwriteArrayList，会比较花费时间。但如果写操作比较少，而读操作频率非常高时，使用CopyonwriteArrayList是非常棒的。