创建不可变类时，集合应该只包含不可变对象吗？

Question

目前正在准备考试...在过去的论文中遇到了这个问题。

考虑以下学生和导师课程：

public class Student {
    private String name;
    private String course;

    public Student(String name, String course) {
        this.name = name;
        this.course = course;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public String getCourse() {
        return course;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setCourse(String course) {
        this.course = course;
    }
}

导师：

public final class Tutor {
    private String name;
    private final Set<Student> tutees;

    public Tutor(String name, Student[] students) {
        this.name = name;
        tutees = new HashSet<Student>();
        for (int i = 0; i < students.length; i++) {
            tutees.add(students[i]);
        }
    }

    public Set<Student> getTutees() {
        return Collections.unmodifiableSet(tutees);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

重写 Tutor 类以使其不可变（不修改 Student 类）。

我知道名称字段应该有final 修饰符以确保线程安全。

如果学生Set 包含可变的学生对象并且学生类不能更改，那么我们如何使该类不可变？也许创建一个 Set 的克隆并在每次调用 getTutees 方法时清除 tutees 并将克隆的元素添加到其中？

还是尽管集合包含可变对象，但它已经是不可变的？

Answer 1

集合的成员也需要是不可变的。不可修改仅意味着不能添加或删除任何元素。

即使集合是不可修改的，一旦访问它的代码引用了属于该集合的元素，那么如果该元素不是不可变的，那么它可以被更改。

如果集合的 getter 返回一个防御性副本，创建一个引用新 Student 对象的新 Set 并返回它而不是原始集合，那么这将使集合不可变。

public Set<Student> getTutees() {
    Set newSet = new HashSet();
    for (Student tutee : tutees) {
        newSet.add(new Student(tutee.getName(), tutee.getCourse()));
    }
    return newSet;
}

在此处添加一个示例以表明使用 Collections.unmodifiableSet 是不够的：

import java.util.*;

public class ImmutabilityExample {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("Joe", "Underwater Basketweaving 101");
        Tutor tutor = new Tutor("Bill", new Student[] {student});
        Set<Student> students = tutor.getTutees();
        System.out.println("before=" + students);
        students.iterator().next().setName("Mary");
        System.out.println("" + tutor.getTutees());
    }
}

class Student {
    private String name;
    private String course;

    public Student(String name, String course) {
        this.name = name;
        this.course = course;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public String getCourse() {
        return course;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setCourse(String course) {
        this.course = course;
    }
    public String toString() {
        return "Student, name=" + name + ", course=" + course;
    }
}

final class Tutor {
    private String name;
    private final Set<Student> tutees;

    public Tutor(String name, Student[] students) {
        this.name = name;
        tutees = new HashSet<Student>();
        for (int i = 0; i < students.length; i++) {
            tutees.add(students[i]);
        }
    }

    public Set<Student> getTutees() {
        return Collections.unmodifiableSet(tutees);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

这个的输出是：

before=[Student, name=Joe, course=Underwater Basketweaving 101]
[Student, name=Mary, course=Underwater Basketweaving 101]

Answer 2

我知道我对这似乎只是一个家庭作业问题的问题太深入了，但是......

场地：

1. Tutor 包含 Student 的实例。
2. 我们希望Tutor 是不可变的。因此，这意味着 Student 包含的实例也必须是不可变的。
3. 我们不能让Student 不可变。

那么，我们的机会有多大？

1. 我们可以让Tutor 返回Student 实例的浅表副本。但是，这意味着系统将向客户端提供奇怪的、意外的行为。想象一下这段代码：

导师导师=新导师（...）； 设置学生=tutor.getTutees(); 学生 student=students.iterator().next(); 学生.setCourse("1"); ... 设置学生=tutor.getTutees(); 学生 student=students.iterator().next(); if (!student.getCourse().equals("1")) { throw new RuntimeException("什么鬼？？？我之前已经设置好了！！！"); }

恕我直言，不可变性不值得我们诱导客户端代码混淆。

1. 我们可以扩展 Student 并覆盖设置器以将其关闭：

MyStudent 类扩展了学生 { 公共我的学生（...） { 极好的（...）; } @覆盖 公共无效 setCourse(String s) { // 防止静默修改。 } @覆盖 公共无效集合名称（字符串 s） { // 更糟糕的是：通过运行时异常防止修改： 抛出新的 IllegalStateException(); } }

同样的反对意见：客户端代码仍然可以编译，但根据标准 javabean 约定，行为会很奇怪和意外。

我的结论：不可变性是一个设计问题（不是编程问题），因为如果一个类是不可变的，它应该根本没有设置器。

因此，尽管问题有一些技术上有效的解决方案，但就良好做法而言，它无法解决。