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跟着 Guava 学 Java 之不可变集合

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什么是不可变集合

不可变集合,英文叫 immutable,顾名思义就是说集合是不可被修改的。集合的数据项是在创建的时候提供,并且在整个生命周期中都不可改变。

为什么要用不可变集合?

第一:防御性编程需要

我有一个集合,你拿来使用,鬼知道你会不会乱搞,往集合里添加不合适的元素,或者随便删除元素,我不放心,对,就是不信你,我的集合我做主,给你个不可变的吧,这样你就不可能乱搞我的集合了,我就放心了,不担心你的操作给我带来风险 。官方解释:防御,defensive programming,听起来高级不?

第二:线程安全

没有买卖就没有杀害!

集合是不可变的,不让你有变化,不可能有变化。没有变化,就没有竞态条件,多少个线程来都是一个样,安全,就是***安全。

第三:节省开销

不需要支持可变性,可以尽量节省空间和时间的开销, 所有的不可变集合实现都比可变集合更加有效的利用内存。

JDK9 之前的实现

Collections提供了一组方法把可变集合封装成不可变集合:

跟着 Guava 学 Java 之不可变集合

但这玩意儿有问题,举个例子:

  List<String> list = new ArrayList<String>();
  list.add("a");
  list.add("b");
  list.add("c");
  
  List<String> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
  list.add("d");
  System.out.println(unmodifiableList);

这个输出的结果居然是 [a,b,c,d]

what ? 这不就变了吗,我要的是不可变集合啊,这坑爹的玩意儿。有兄弟说了,那我切断 list 的引用是不就行了?

  List<String> list = new ArrayList<String>();
  list.add("a");
  list.add("b");
  list.add("c");
  
  List<String> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
  list.add("d");
  list = null;
  System.out.println(unmodifiableList);

呵呵,不行,输出仍然是 [a,b,c,d] 果然坑爹,而且你发现没有,编码也比较麻烦,还得用 Collections 间接转一下。

Collections.unmodifiableList 实现的不是真正的不可变集合,当原始集合修改后,不可变集合也发生变化。此外,它返回的数据结构本质仍旧是原来的集合类,所以它的操作开销,包括并发下修改检查,hash table 里的额外数据空间都和原来的集合是一样的。

由于这些问题,JDK9 出了些新的生成不可变集合的方法,比如

  • List.of
  • Set.of
  • Map.of
  • ......

确实可以直接生成不可变集合,编码也比较方便了:

 List<String> immutableList= List.of("a", "b", "c");

如果你要修改集合会抛出异常 java.lang.UnsupportedOperationException

  immutableList.add("d");

but

  List<String> list = new ArrayList<String>();
  list.add("a");
  list.add("b");
  list.add("c");

  List<List<String>> list1 = List.of(list);
  list.add("d");
  System.out.println(list1);

上面代码的输出仍然是 : [a,b,c,d]

当然我们不是说人家 api 是错的,人家就是这么设计的(爱信不信),可我感觉不爽,如果不小心可能会犯错,本来是防御性编程,搞不好干成跑路性编程了。

再次强调,不是说人家 JDK 设计错了,人家就是这么设计的,你的明白?当然不爽的还有 google 的工程师们,所以我们下面介绍下拿起键盘自己解决问题的 google 工程师们写的 guava 是怎么解决问题的。

Guava

来,我们接着上面的那个例子,直接写个 guava 版本的你自己体会下:

  List<String> list = new ArrayList<String>();
  list.add("a");
  list.add("b");
  list.add("c");

  ImmutableList<String> strings = ImmutableList.copyOf(list);
  list.add("d");

  System.out.println(strings);

输出终于如我所愿的是 : [a,b,c] 了。

无论是从命名、语义、结果、代码可读性是不是都比 JDK 版本的好很多?这样的代码让我感觉世界又美好了一些。

美好的东西都想拥有,但问题来了, guava 针对哪些集合提供了哪些对应的不可变集合类呢,这里我们给大家整理了一下:

可变集合接口属于 JDK 还是 Guava不可变版本
CollectionJDKImmutableCollection
ListJDKImmutableList
SetJDKImmutableSet
SortedSet/NavigableSetJDKImmutableSortedSet
MapJDKImmutableMap
SortedMapJDKImmutableSortedMap
MultisetGuavaImmutableMultiset
SortedMultisetGuavaImmutableSortedMultiset
MultimapGuavaImmutableMultimap
ListMultimapGuavaImmutableListMultimap
SetMultimapGuavaImmutableSetMultimap
BiMapGuavaImmutableBiMap
ClassToInstanceMapGuavaImmutableClassToInstanceMap
TableGuavaImmutableTable

介绍几个方法:

  • of 方法,用法是一脉相承的,就是构建集合用的
  • copyOf ,上面例子中出现过,官方文档上说它是智能的,比如它可以判断参数是不是一个 immutable 对象,这样可以避免做拷贝

JDK10

  List<String> list = new ArrayList<String>();
  list.add("a");
  list.add("b");
  list.add("c");

  List<String> strings = List.copyOf(list);

  list.add("d");
  System.out.println(strings);

以上代码在 JDK10 以上版本输出 :[a,b,c],主要是因为 copyOf 方法是 10 以上版本才有的。

你看,JDK 也一直在进步,所以如果你用的是 JDK10 以及上版本,是不是要用 Guava 在这个具体功能点上就是可选的了。

最后

整体对比起来,我的个人感觉是在不可变集合的操作上 guava 的 API 更好用一些,当然库的使用因人而异,用 JDK 原生的也没毛病,毕竟依赖更少,学习成本也小。

我们总说要改革、要进步,而真正的改革往往都不是自上而下的,很多都是自下而上的被推动着前进 ,如果没有 Guava,没有开源社区的很多优秀的库和组件,JDK 会不会把这些优秀的建议吸取进来? 我不知道,但至少 JAVA 也一直在进步,也希望它越来越好。