如何优雅的创建一个Java不可变对象类，JDK源码中也是这么干的！

前面有篇文章当介绍了Java的不可变对象的一些特性，以及它的一些好处，但是并没有介绍如何实现一个不可变对象类。今天就来看看如何实现一个不可变对象类。

Java中常用的不可变对象类

String类应该是我们最常使用的不可变对象类。其实除了String以外，在JDK中还定义了很多不可变对象类，比如：基础类型的封装类（Integer、Long等）、时间相关的类（LocalDate、LocalTime等）、不可修改集合（UnmodifiableMap、UnmodifiableList）。

如果我们想要实现一个自定义的不可变对象类，那么这些JDK提供的不可变对象类就是我们的基石，自定义的类需要基于这些基础类来实现。

首先我们需要分析一下JDK中的不可变对象类的特点，然后才好实现我们自己的不可变对象类。

• 所有的class都被final修饰，防止被继承。
• 所有的字段都被final修饰，防止被内部逻辑修改，或者被直接反射修改（String有一点点特别，不过不关键）。
• 所有的字段都没有setter方法，任何涉及到对当前对象进行修改的操作都会重新创建一个新对象，原来的对象不会进行修改（用过String相关操作的朋友肯定很清楚）。
• 字段的getter根据实际情况会选择直接返回字段的值或者拷贝一份进行返回（JDK中基本上都是直接返回字段值的）。
  上面提到的前3点基本上都没有任何疑问了，都是用来防止类字段被外部修改的。第四点提到了有时候可以直接返回字段的值，而有时候就只能拷贝一份数据进行返回就比较难以理解了。那么什么时候可以直接返回，什么时候需要进行拷贝以后才能返回呢？看完这篇文章基本就能弄明白了。

定义一个简单的不可变对象类

上面这个就是一个非常简单的不可变对象类。类被final修饰，字段被final修饰，没有setter方法，getter直接返回字段的值。它完全满足上面提到的不可变对象类的设计原则，也确实是一个不可变的对象类。

再加一点料

这种简单场景显然不能满足我们探索的欲望，接下来我们分析一个稍微复杂一点的场景。我们给Student类增加一个字段Age，Age的定义如下：

按照上面的不可变对象设计原则，我们可以把Student类就变成如下所示的了：

那么新的Student类是一个不可变对象类吗？它并不是！下面的代码就说明了这一点：

最后你会发现张三的年龄被修改了，这显然不是我们想要的。所以我们需要对Student类进行改造，改造后的Student类如下：

新的Student类显然不会出现上面的问题了，那么它已经是一个不可变对象类了吗？仍旧不是！下面的代码说明了这一点：

运行完这段代码后，你会发现张三的年龄还是被修改了，这显然也不是我们想要的效果。所以我们需要进一步的完善：

终于Student类切断了age字段与外部的联系了，马马虎虎算一个不可变对象类了（在万能的反射面前什么都不是）。

经过几次修改以后，终于出现了上面我们提到的getter方法需要进行拷贝后才能返回的情形了。当字段的类型（Age）不是不可变对象类的时候getter方法是不能直接返回字段值的，需要进行拷贝后返回。由于字段Age是可变的，所以在一般的反射面前是毫无招架之力的，同时由于每次获取获取的时候都会创建新对象，在高并发的时候内存GC也会成为问题（肯定有人和你说过不要在for循环中直接拼接String，而要用StringBuilder这种类来完成—不过String拼接现在已经会被编译器优化了，可以放心大胆的拼了）。

所以：不可变对象类的字段尽量不要是可变对象！

真正的不可变对象

上面实现了一个勉强算是不可变对象类，这显然还是无法满足我们探索的欲望的，我们希望的是实现一个真正的不可变对象类，想JDK里的类那么的严谨。所以我们需要进一步的优化：

这样我们的Student类就是一个完善的不可变对象类了，普通的反射是无法改变其不可变性，只有变态的二次反射（Field也是一个对象，它的final修饰可以通过反射干掉）才能修改它的值了。

需要使用到List、Map等集合时如何实现不可变？

上面实现的不可变对象类的字段都是普通的对象，那么如果一个不可变对象字段是List或者是Map时该如何处理呢？这种情况其实很好解决，JDK实际上是为我们提供了很多Unmodifiable开头的集合类的（jdk1.2的时候就提供了，不过八成很多人都不知道），顾名思义就是不能被修改的集合，当发生add、insert、remove的时候会直接抛出异常！这些类基本上都定义在Collections类中：

然而这些类在使用的时候是有一些坑的（具体什么坑？感兴趣的可以分析朋友可以分析它们的源码看看）。Google提供的Guava工具包为我们提供了更加好用的不可变集合类，我们可以选择使用它们，感兴趣的朋友可以去看看Guava的相关文档。

JDK中典型的不可变对象实现

LocalDateTime、LocalDate、LocateTime(它是Java8才有的类哦)是一组和上面示例很像的不可变对象类，他们的主要实现代码(已经删除了各种注释和无关的方法)：

LocalDate类：

LocalTime类：

LocalDateTime类：

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