26、不可变性与线程安全：原理、实现与应用

不可变性与线程安全：原理、实现与应用

1. 不可变性基础

在编程中，不可变性是一个重要的概念。以 Integer 的递增操作为例，编译器生成的字节码会先对值进行拆箱，递增后再通过静态工厂方法重新装箱。示例代码如下：

int value = n.intValue(); // 拆箱
n = Integer.valueOf(value + 1); // 重新装箱

不可变类具有自动的线程安全性。多个线程可以在同一个对象上调用方法，且这些调用不会相互干扰，因为它们无法写入相同的内存。若某个方法要返回一个复杂值，它会创建一个新对象，其他线程在该方法实际返回该对象之前无法看到它。

1.1 不可变性与函数式语言

在函数式编程范式等其他编程范式中，不可变性是默认选项，有时甚至是唯一选项。例如：
- OCaml ：所有变量默认是不可变的，除非使用 mutable 修饰符指定。程序是一个大（或小）的表达式，迭代由递归代替。递归在某种程度上提供了可变的外观，因为递归函数的参数在递归的不同步骤中绑定到不同的值。
- Scala和Kotlin ：这两种JVM语言也倾向于函数式编程和不可变性。变量默认是不可变的，但可以使用 var 关键字创建可变变量。

2. 不可变容器的API设计

2.1 设计思路

假设容器是不可变的， add