不可变类字段修复建议

在设计类时，将字段设为不可变（immutable）可提升代码的健壮性和线程安全性。以下是修复可变字段为不可变的建议和步骤：

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核心原则

1. 无 Setter 方法：禁止提供修改字段的方法。

2. 字段用 final 修饰：强制在构造时初始化。

3. 防御性拷贝：对引用类型字段，构造/返回时进行深拷贝。

4. 类本身不可变：避免子类破坏不可变性（如将类声明为 final）。

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修复步骤与示例

1. 基础类型字段

直接添加 final，移除 setter 方法：

java

// 修复前（可变）
public class User {
    private int age; // 可变字段
    public void setAge(int age) { this.age = age; }
}

// 修复后（不可变）
public final class User {
    private final int age; // final 字段
    public User(int age) { this.age = age; } // 构造时初始化
    public int getAge() { return age; } // 无 setter
}

2. 引用类型字段（如数组、集合）

• 构造时深拷贝

• Getter 返回不可修改视图/拷贝：

java

// 修复前（可变）
public class Data {
    private List<String> items; // 可变集合
    public void setItems(List<String> items) { this.items = items; }
}

// 修复后（不可变）
public final class Data {
    private final List<String> items;

    public Data(List<String> items) {
        this.items = new ArrayList<>(items); // 深拷贝传入集合
    }

    public List<String> getItems() {
        return Collections.unmodifiableList(items); // 返回只读视图
        // 或返回深拷贝：return new ArrayList<>(items);
    }
}

3. 自定义对象字段

确保引用的对象本身不可变：

java

public final class Address { // 被引用的类也需不可变
    private final String city;
    public Address(String city) { this.city = city; }
    public String getCity() { return city; }
}

public final class User {
    private final Address address; // 引用不可变对象
    public User(Address address) {
        this.address = new Address(address.getCity()); // 深拷贝
    }
    public Address getAddress() {
        return new Address(address.getCity()); // 返回拷贝
    }
}

4. 避免外部修改（防御性编程）

• 如果字段是数组：

  java

  public final class ImmutableArray {
      private final int[] array;
  
      public ImmutableArray(int[] array) {
          this.array = Arrays.copyOf(array, array.length); // 深拷贝
      }
  
      public int[] getArray() {
          return Arrays.copyOf(array, array.length); // 返回拷贝
      }
  }

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关键检查点

1. ✅ 所有字段用 final 声明。

2. ✅ 无 setter 方法。

3. ✅ 引用类型在构造时深拷贝外部数据。

4. ✅ Getter 返回只读视图或深拷贝。

5. ✅ 类本身为 final（防止子类覆盖方法破坏不可变性）。

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不可变类的优势

• 线程安全：无需同步，天然线程安全。

• 易于维护：状态在构造后永不改变。

• 安全共享：可自由缓存、重用对象（如 String）。

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注意事项

• 深拷贝可能影响性能，需权衡场景。

• 对复杂嵌套对象，确保整个引用链不可变。

• 使用不可变集合库（如 Guava ImmutableList）简化实现。