不变性和可变性基础

可变性与不可变性

在哲学中，有一个被称为“忒修斯之船（Ship of Theseus）”的思想实验。这是西方哲学中最古老的概念之一，大致如下：

英雄忒修斯的著名船只被保存在港口作为博物馆展品。随着岁月流逝，木质部件逐渐腐烂并被替换。一百年后，这艘船的所有木质部件都已被替换。问题是：它还是同一艘船吗？

对于这个问题，有很多种回答方式，可以在维基百科上查到。我们感兴趣的是，这个关于身份的问题同样可以应用到编程中。在编程里，一个与变化和身份直接相关的重要概念就是 （不）可变性（mutability/immutability）。

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可变性字面意思是“可被改变的性质”，在编程中，它指的是对象在被创建之后，其状态是否可以改变。

沿着这条思路，我们可以区分可变对象和不可变对象。简单来说：

• 可变对象在创建后可以被修改。

• 不可变对象在创建后不能被修改。

这是可变对象和不可变对象的关键区别。

这在实践中意味着什么？
不可变对象总是代表同一个值：如果你想要一个不同的值，你必须创建一个全新的对象。
而可变对象则更方便，我们可以在不创建新对象的情况下直接修改它们的值。

回到忒修斯之船，如果我们把它看作一个不可变对象，那么答案是：一旦改变了什么，就已经是一个不同的对象。换句话说，即使它还叫“忒修斯之船”，它也不再是原本的那艘船。

相反，如果我们把它看作一个可变对象，那么答案是：它还是同一艘船”。因为这些改变并没有影响它的身份。

在不同的编程语言中，不同类型的对象可能是不可变的。
例如：

• 在 Python 和 Java 中，字符串是不可变的。

• 但在 Java 中，还有 StringBuilder 和 StringBuffer，它们是可变的。

• 在 Ruby 和 PHP 中，字符串是可变的。

因此，当你在你最喜欢的编程语言中编写程序时，你需要注意哪些对象是可变的，哪些是不可变的。

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自定义对象与不可变性

一般来说，自定义类的对象是可变的。
但是，在某些情况下我们希望它们是不可变的：不可变对象是线程安全的，更容易测试，也可能更安全。

• 不可变对象可以在不同线程之间安全共享，而无需额外的保护措施。

• 可变对象的状态很难追踪，因为它们随时可能被任何工作线程修改。

在自定义对象的语境中，我们还可以谈到弱不可变性（weak immutability）和强不可变性（strong immutability）。

• 弱不可变性：对象的一部分字段是不可变的，另一部分是可变的。

• 强不可变性：对象的所有字段都是不可变的。

具体如何让一个自定义类不可变依赖于语言本身，但有一些通用的指导原则：

• 禁止在对象创建后修改字段值，或者禁止字段被重新赋值。

• 可以通过将字段设置为只读或常量来实现。

• 也可以修改设置属性值的方法，让它们在调用时抛出异常。

• 还可以使用访问修饰符：让字段在类外部无法访问。

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总结

总而言之，可变对象和不可变对象的区别在于：

• 可变对象：创建后可以修改其状态。

• 不可变对象：创建后不能修改其状态。

不同编程语言有自己的可变/不可变对象划分。
自定义类通常是可变的，但在需要时，可以使用语言特定的工具和技术让它们变成不可变对象。