软件构造笔记——Mutability and Immutability

Mutability and Immutability

1.1 Immutability（不变性）

• 不变性是一种主要的设计原则，包括：
  • Immutable types（不变数据类型）：不变数据类型创建完后，值不可修改。
  • Immutable references（不变引用）：一旦指定引用位置，不可再次指定。
• final关键字对不可变类型提供了静态检查的支持：
  • A final class declaration means it cannot be inherited.（final关键字修饰的类不能被继承）
  • A final variable means it always contains the same value/reference but cannot be changed. （final关键字修饰的变量，如果为基本类型，则该变量的值不能改变；如果是引用类型，则该引用的地址不能修改，但是这个引用指向的对象里面的内容可以改变）
  • A final method means it cannot be overridden by subclasses.（被final修饰的方法不能被子类重写）

1.2 Mutable type and Immutable type

• String与StringBuilder

  • String是不可变类型，如果想要在已经创建的String型字符串后添加内容，则必须重新创建一个新的String对象（即String类没有修改其内容的方法）。如下：

  	String s = "a";
  	s = s.concat("b");	
  

  

  • StringBuilder是可变类型，可以通过调用方法修改其内容。如下：

  	StringBuilder sb = new StringBuilder("a");
  	sb.append("b");
  

  

  • 可变类型的优点：

    • 可以减少临时的拷贝

      例如，当我们想要连接n个字符时，

      String s = "";
      for (int i = 0; i < n; i++) {
      s = s + i;
      }
      

      使用String将进行许多次拷贝，第一个字符"0"将被拷贝n次，第二个字符拷贝n-1次…所以该操作的时间复杂度为$O(n^2)$ 。

      StringBuilder sb = new StirngBuilder();
      for (int i = 0; i < n; i++) {
          sb.append(String.valueOf(i));
      }
      String s = sb.toString();
      

      使用StringBuilder可以减少过程中的拷贝。

    • 便于共享对变量的操作