ImmutableMap源码解析

abin — Thu, 08 Jan 2015 11:47:00 GMT

为什么ImmutableMap是不可变集合，是线程安全的？
首先介绍一下基本概念，什么事immutable

何为Immutable对象？

简单地说，如果一个对象实例不能被更改就是一个Immutable的对象，Java SDK提供的大量值对象，比如String等都是Immutable的对象。

如何使对象Immutable？

按照Effective Java的说明，需要满足下面几条规则：

保证类不能被继承 - 为了避免其继承的类进行mutable的操作
移调所有setter/update等修改对象实例的操作
保证所有的field是private和final的

不可变对象（immutable objects），后面文章我将使用immutable objects来代替不可变对象！

那么什么是immutable objects?什么又是mutable Objects呢？

immutable Objects就是那些一旦被创建，它们的状态就不能被改变的Objects，每次对他们的改变都是产生了新的immutable的对象，而mutable Objects就是那些创建后，状态可以被改变的Objects.

举个例子：String和StringBuilder，String是immutable的，每次对于String对象的修改都将产生一个新的String对象，而原来的对象保持不变，而StringBuilder是mutable，因为每次对于它的对象的修改都作用于该对象本身，并没有产生新的对象。

但有的时候String的immutable特性也会引起安全问题，这就是密码应该存放在字符数组中而不是String中的原因！

immutable objects 比传统的mutable对象在多线程应用中更具有优势，它不仅能够保证对象的状态不被改变，而且还可以不使用锁机制就能被其他线程共享。

实际上JDK本身就自带了一些immutable类，比如String，Integer以及其他包装类。为什么说String是immutable的呢？比如：java.lang.String 的trim，uppercase,substring等方法，它们返回的都是新的String对象，而并不是直接修改原来的对象。

如何在Java中写出Immutable的类？

要写出这样的类，需要遵循以下几个原则：

1）immutable对象的状态在创建之后就不能发生改变，任何对它的改变都应该产生一个新的对象。

2）Immutable类的所有的属性都应该是final的。

3）对象必须被正确的创建，比如：对象引用在对象创建过程中不能泄露(leak)。

4）对象应该是final的，以此来限制子类继承父类，以避免子类改变了父类的immutable特性。

5）如果类中包含mutable类对象，那么返回给客户端的时候，返回该对象的一个拷贝，而不是该对象本身（该条可以归为第一条中的一个特例）

当然不完全遵守上面的原则也能够创建immutable的类，比如String的hashcode就不是final的，但它能保证每次调用它的值都是一致的，无论你多少次计算这个值，它都是一致的，因为这些值的是通过计算final的属性得来的！

有时候你要实现的immutable类中可能包含mutable的类，比如java.util.Date,尽管你将其设置成了final的，但是它的值还是可以被修改的，为了避免这个问题，我们建议返回给用户该对象的一个拷贝，这也是Java的最佳实践之一。
使用Immutable类的好处：
1）Immutable对象是线程安全的，可以不用被synchronize就在并发环境中共享

2）Immutable对象简化了程序开发，因为它无需使用额外的锁机制就可以在线程间共享

3）Immutable对象提高了程序的性能，因为它减少了synchroinzed的使用

4）Immutable对象是可以被重复使用的，你可以将它们缓存起来重复使用，就像字符串字面量和整型数字一样。你可以使用静态工厂方法来提供类似于valueOf（）这样的方法，它可以从缓存中返回一个已经存在的Immutable对象，而不是重新创建一个。

immutable也有一个缺点就是会制造大量垃圾，由于他们不能被重用而且对于它们的使用就是”用“然后”扔“，字符串就是一个典型的例子，它会创造很多的垃圾，给垃圾收集带来很大的麻烦。当然这只是个极端的例子，合理的使用immutable对象会创造很大的价值。

Guava提供的ImmutableMap是一个支持多线程环境下面的安全的Map，同时效率也是很高的Key-Value集合，为什么他就是安全的呢。
先看下面例子：
ImmutableMap.Builder request = ImmutableMap.builder();
  request.put("one","1");
request.put("two","2");
  request.put("three","3");
  Map map = request.build();

让我们首先从Builder入手进行分析

public static class Builder {
    TerminalEntry[] entries;
    int size;

public ImmutableMap build() {
      switch (size) {
        case 0:
          return of();
        case 1:
          return of(entries[0].getKey(), entries[0].getValue());
        default:
          return new RegularImmutableMap(size, entries);
      }
    }

}

上面的
ImmutableMap.Builder request = ImmutableMap.builder();
这个实例创建的时候，只是创建了一个空的对象。
那么实际效用的是build()
@SuppressWarnings("unchecked")
    Builder(int initialCapacity) {
      this.entries = new TerminalEntry[initialCapacity];
      this.size = 0;
    }

abin 2015-01-08 19:47 发表评论

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