Java中的不可变集合与使用场景

最新推荐文章于 2025-05-26 09:19:41 发布

pub.ryan

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在Java中，为了防止外部代码修改对象的内部集合，可以通过将集合转换为不可变集合来实现防御式编程。文章通过购物车的比喻，展示了如何利用`Collections.unmodifiableXXX`方法创建不可变集合，确保在对象创建后，其内部的课程列表无法被添加或删除元素，从而保护对象的完整性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Jdk中的Collections.unmodifiable与使用

- 场景：你去购物时被人偷偷往你购物车里丢了东西
- 解决方法：不可变集合:Collections.unmodifiableXXX

场景：你去购物时被人偷偷往你购物车里丢了东西

需求：
我们的需求是只有在创建对象（学生）时，才能设定ta的课程，所以我们在设计类时，只用了get方法
即：
public List getCources() {
return cources;
}
并未给ta setCources的权限，就是不希望外部程序可以在任何拿到学生对象时都可以任意往课程list中添加元素，只能在声明时一次性的加到初始化中, 如果用final就只能每次都只能用初始化的值，final在声明时就必须赋值，也无法解决我们的要求，所以我们需要改造一下getXX方法，将此集合设置为不可变集合，即除了通过构造器外，不能在任何其它地方进行赋值
就好比你只能让学生自己选择课程，即在初始化时直接选好课程，而不能在学生不知道的情况下随便偷偷的通过setXXX往里面加课程，也不能把人家选好的课程直接删除不给人家上了，所以需要进行控制

//这是我们的类Student类，并没有set方法
class Student{
    private String sid;
    private String sname;
    private List<Course> cources;

    public Student(){

    }
    
    public Student(String sid, String sname, List<Course> cources) {
        this.sid = sid;
        this.sname = sname;
        this.cources = cources;
    }

    public String getSid() {
        return sid;
    }

    public void setSid(String sid) {
        this.sid = sid;
    }

    public String getSname() {
        return sname;
    }

    public void setSname(String sname) {
        this.sname = sname;
    }

    public List<Course> getCources() {
        return cources;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "sid='" + sid + '\'' +
                ", sname='" + sname + '\'' +
                ", cources=" + cources +
                '}';
    }

    static class Course {
        private String cid;
        private String cname;

        public Course(String cid, String cname) {
            this.cid = cid;
            this.cname = cname;
        }

        public Course() {
        }

        public String getCid() {
            return cid;
        }

        public void setCid(String cid) {
            this.cid = cid;
        }

        public String getCname() {
            return cname;
        }

        public void setCname(String cname) {
            this.cname = cname;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Course{" +
                    "cid='" + cid + '\'' +
                    ", cname='" + cname + '\'' +
                    '}';
        }
    }

当我们开始调用时：

@Test
    public void testAddStudent() {
        //初始化
        List<Student.Course> courses = new ArrayList<Student.Course>();
        courses.add(new Student.Course("1","语言"));
        courses.add(new Student.Course("2","数学"));
        courses.add(new Student.Course("3","英语"));
        Student stu = new Student("101", "徐睿 ", courses);
        
        //非预期1：此处即你正在排除结账时，结果人家偷偷往你购物车了丢了一大堆东西
        stu.getCources().add(new Student.Course("3", "计算机"));
        stu.getCources().add(new Student.Course("4","机器学习"));
        //非预期2：此处类似于我们选好的东西，被人直接把我们蓝子里的东西拿掉了
        stu.getCources().remove(0); 
        System.out.println(stu);

    }

代码出现了我们不希望看到的结果：

  stu.getCources().add(new Student.Course("3", "计算机"));
    stu.getCources().add(new Student.Course("4","机器学习"));

在我们没有提供set的时候，还是被外部进行了修改：即偷偷在我们不知情的时候改了我们的课程，就好比你去购物时被人偷偷往你购物车里丢了东西。
既然别要可以往我们篮子里放东西，也就意味着ta可以往我们篮子里拿东西，你会发现：

stu.getCources().remove(0);
类似的情况还有好多，我们明明已经禁止了别人操作我们的属性了，还是无法避免在外部调用时意外去修改我们的内容，所以我们需要用防御式的编程方式，禁止外部的操作影响到我们构造器里的东西。
还好jdk帮我们考虑到了：

解决方法：不可变集合:Collections.unmodifiableXXX

在这里插入图片描述

所以可以将getCourses改为：

                 public List<Course> getCources() {
                  return cources == null ? null : Collections.unmodifiableList(cources);
                }
                
              //这样如果你再执行下面的代码时：
              stu.getCources().add(new Student.Course("3", "计算机"));
              stu.getCources().add(new Student.Course("4","机器学习"));
              //此处直接把我们蓝子里的东西拿掉了
              stu.getCources().remove(0);

output:-----------------------------------------
com.ryan.pub.readonlylist.TestStudent,testAddStudent

            java.lang.UnsupportedOperationException

如此，当别人再往里放东西时就会报错了，Jdk为我们所有的集合提供了一整套的Collections.unmodifiableXXX方法，可以供我们使用以解决类似的问题

完整代码如下：

package com.ryan.pub.readonlylist;


import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class TestStudent {


    @Test
    public void testAddStudent() {
        //初始化
        List<Student.Course> courses = new ArrayList<Student.Course>();
        courses.add(new Student.Course("1","语言"));
        courses.add(new Student.Course("2","数学"));
        courses.add(new Student.Course("3","英语"));
        Student stu = new Student("101", "徐睿 ", courses);
        //以下两行是非法代码，不允许在外部被随意修改，只可以在构造器中完成
        stu.getCources().add(new Student.Course("3", "计算机"));
        stu.getCources().add(new Student.Course("4","机器学习"));
        System.out.println(stu);

    }
}

class Student{
    private String sid;
    private String sname;
    private List<Course> cources;

    public Student(){

    }
    
    public Student(String sid, String sname, List<Course> cources) {
        this.sid = sid;
        this.sname = sname;
        this.cources = cources;
    }

    public String getSid() {
        return sid;
    }

    public void setSid(String sid) {
        this.sid = sid;
    }

    public String getSname() {
        return sname;
    }

    public void setSname(String sname) {
        this.sname = sname;
    }

    public List<Course> getCources() {
        return cources == null ? null : Collections.unmodifiableList(cources);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "sid='" + sid + '\'' +
                ", sname='" + sname + '\'' +
                ", cources=" + cources +
                '}';
    }

    static class Course {
        private String cid;
        private String cname;

        public Course(String cid, String cname) {
            this.cid = cid;
            this.cname = cname;
        }

        public Course() {
        }

        public String getCid() {
            return cid;
        }

        public void setCid(String cid) {
            this.cid = cid;
        }

        public String getCname() {
            return cname;
        }

        public void setCname(String cname) {
            this.cname = cname;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Course{" +
                    "cid='" + cid + '\'' +
                    ", cname='" + cname + '\'' +
                    '}';
        }
    }
}