我是否需要防御性复制来构建一个具有 *non final * 尽管是不可变字段的不可变类？

Question

如果一个人想要构造一个不可变的类，不应该公开对非 final 字段的引用 - 但即使是像字符串这样的不可变对象？

public final class Test { // Test class is meant to be immutable

    private String s; // CAN'T MAKE THIS FINAL

    void onCreate(String s) { // a callback called ONCE after construction
        this.s = new String(s); // do I need to do this ? (protect me from me)
    }

    public String getS() {
        return new String(s); //do I need to do this ?(protect me from the world)
    }
}

Answer 1

理论上，通过不安全的发布，可以看到Test 类的实例具有未初始化的 (null) s，也可以通过正确初始化的s 看到。这可以通过设置 s volatile 来解决。

但是，如果您有类似的回调发生，我认为您想重新审视一下您的设计。

如果你要上课 Serializable 那么你会遇到更多问题。

Answer 2

这个类是否不可变并不重要（对于不可变的任何定义）。特别是，引用s 是否更改为指向不同的字符串并不重要。 字符串对象是不可变的，所以你不需要复制它。如果没有防御性复制，getS 的调用者将获得对Test 的方法和getS 的其他调用者使用的相同字符串对象的引用。这无关紧要，因为他们对这个字符串所做的任何¹ 都会影响其他所指对象。这将是浪费时间和内存。

¹ 我忽略了反思。像这样恶意使用反射的代码几乎可以破坏任何东西，而且不是偶然编写的，也不是很难发现的。担心这种情况根本不切实际。

Answer 3

我认为没有必要。甚至在文档中是这样说的：

字符串是常量；它们的值在它们被更改后不能更改 创建。因为字符串 对象是不可变的，它们可以共享。

因此，一旦创建了 String 对象，它的值就永远不会改变。如果我们想“改变”变量的值，就会创建一个新的 String 对象。比如toUpperCase方法中，原字符串不变，但创建了一个新的副本。

编辑：

在考虑字符串时，文字被放入共享池中，这意味着：

String h = "HELLO";
String h1 = "HELLO";

s1 和 s2 都指向同一个对象。

你可以试试下面的代码返回true：

String h = "HELLO";
String h1 = "HELLO";
boolean r = (h==h1);
System.out.println(r);

但是，您可以使用反射来更改 String 的值：

java.lang.reflect.Field valueField = String.class.getDeclaredField("value");
valueField.setAccessible(true);
valueField.set("Original", "Modified".toCharArray()); 

Answer 4

从技术上讲，如果您真的想要 Java 中的不可变类，您必须确保类的实例在创建后不能更改。因此，它的所有字段都可以是最终的，并且如果它们通过 getter“暴露”给世界，例如，这些字段本身必须是不可变的（就像字符串一样）或者不返回到外部世界（保持私有并创建防御性副本它们在 getter 中），因此原始字段值保持不变。这种不变性也不能容易被从这个类继承而破坏。

您可以在 Effective Java（Joshua Bloch 的一本书）中阅读有关它的更多信息，或者从互联网上做一些笔记，例如 from here。

关于您最近对帖子的更新，这里有一个建议，可以确保只进行一次初始化：

private String s; // CAN'T MAKE THIS FINAL
private boolean stringWasSet = false;

public void onCreate(String s) { // a callback called ONCE after construction
    if (!stringWasSet) {
        this.s = s; // No need for defensive copy here, if the variable itself is immutable, like String
        stringWasSet = true;
    }
}

public String getS() {
    return s; // No need for defensive copy here, if the variable itself is immutable, like String
}