Java 不可变集合

Question

来自 Java 1.6 集合框架文档：

不支持任何修改操作（例如添加、删除和清除）的集合称为不可修改< /em>. [...] 另外保证 Collection 对象中的任何更改都不可见的集合称为不可变。

第二个标准让我有点困惑。假设第一个集合是不可修改的，并且假设原始集合引用已被丢弃，那么第二行中引用的更改是什么？它是指集合中保存的元素的变化，即元素的状态吗？

第二个问题：
对于一个不可变的集合，如何提供指定的额外保证？如果集合中元素的状态由线程更新，那么这些更新是否足以保证不可变性？状态在持有不可变集合的线程上不可见？

Answer 1

不可修改的集合通常是其他集合的只读视图（包装器）。您无法添加、删除或清除它们，但底层集合可以更改。

不可变集合根本无法更改——它们不包装另一个集合——它们有自己的元素。

以下是 guava 的 不可变列表

与 Collections.unmodifyingList(java.util.List) 不同，后者是仍然可以更改的单独集合的视图，是 ImmutableList 的实例> 包含自己的私有数据并且永远不会改变。

因此，基本上，为了从可变集合中获取不可变集合，您必须将其元素复制到新集合，并禁止所有操作。

Answer 2

不同之处在于，您无法引用允许更改的不可变集合。不可修改的集合通过该引用是不可修改的，但某些其他对象可能指向可以更改它的相同数据。

例如

List<String> strings = new ArrayList<String>();
List<String> unmodifiable = Collections.unmodifiableList(strings);
unmodifiable.add("New string"); // will fail at runtime
strings.add("Aha!"); // will succeed
System.out.println(unmodifiable);

Answer 3

Collection<String> c1 = new ArrayList<String>();
c1.add("foo");
Collection<String> c2 = Collections.unmodifiableList(c1);

c1 是可变的（即既不是不可修改也不是不可变）。
c2 是不可修改：它本身无法更改，但如果稍后我更改c1，那么那个就会更改将在c2中可见。

这是因为 c2 只是 c1 的包装器，而不是真正的独立副本。 Guava 提供了 ImmutableList接口和一些实现。这些工作实际上是创建输入的副本（除非输入本身是一个不可变的集合）。

关于你的第二个问题：

集合的可变性/不可变性并不依赖于其中包含的对象的可变性/不可变性。对于此描述，修改集合中包含的对象不算作“集合的修改”。当然，如果您需要一个不可变的集合，您通常也希望它包含不可变的对象。

Answer 4

现在，java 9 具有用于 Immutable List、Set、Map 和 Map.Entry 的工厂方法。

在 Java SE 8 及更早版本中，我们可以使用 Collections 类实用方法（如 unmodifierXXX）来创建 Immutable Collection 对象。

然而，这些 Collections.unmodifyingXXX 方法是非常乏味且冗长的方法。为了克服这些缺点，Oracle 公司向 List、Set 和 Map 接口添加了一些实用方法。

现在是 java 9 :-
List 和 Set 接口具有“of()”方法来创建空或非空的 Immutable List 或 Set 对象，如下所示：

空列表示例

List immutableList = List.of();

非空列表示例

List immutableList = List.of("one","two","three");

Answer 5

我认为这里的要点是，即使集合是不可修改的，也不能确保它不能更改。举个例子，如果元素太旧，集合就会将其逐出。不可修改只是意味着持有引用的对象不能更改它，而不是它不能更改。一个真实的例子是 Collections.unmodifyingList 方法。它返回一个不可修改的列表视图。传递到此方法中的 List 引用仍然是可修改的，因此该列表可以由传递的引用的任何持有者进行修改。这可能会导致 ConcurrentModificationException 和其他不好的事情。

不可变意味着集合无论如何都不能改变。

第二个问题：Immutable集合并不意味着集合中包含的对象不会改变，只是集合所包含的对象的数量和组成不会改变。换句话说，馆藏的参考文献列表不会改变。这并不意味着被引用的对象的内部不能改变。

Answer 6

Pure4J 通过两种方式支持您所追求的目标。

首先，它提供了一个@ImmutableValue注释，这样你就可以注释一个类来表明它是不可变的。有一个 Maven 插件可让您检查代码是否实际上是不可变的（使用final等）。

其次，它提供了来自 Clojure 的持久集合（添加了泛型），并确保添加到集合中的元素是不可变的。这些性能显然相当不错。集合都是不可变的，但实现 java 集合接口（和泛型）以进行检查。突变返回新的集合。

免责声明：我是这个的开发者

Answer 7

在 Java 9 之前，Collections.unmodifyingXXX() 方法用于创建不可修改的集合。这些方法的行为就像包装方法一样，返回原始集合的不可修改视图或只读视图。即，您无法通过这些包装器方法返回的引用执行添加、删除、替换、清除等修改操作。但是，如果您有其他对原始集合的引用，则可以修改原始集合，并且这些修改将反映在这些方法返回的视图中。

例如，

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
 
public class Java9ImmutableCollections 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        List<String> sportList = new ArrayList<String>();
         
        sportList.add("Hockey");
        sportList.add("Cricket");
        sportList.add("Tennis");
         
        List<String> unModifiableSportList = Collections.unmodifiableList(sportList);
 
        System.out.println(sportList);    //Output : [Hockey, Cricket, Tennis]
         
        System.out.println(unModifiableSportList);    //Output : [Hockey, Cricket, Tennis]
         
        unModifiableSportList.add("Wrestling");     //It gives run-time error
         
        sportList.add("Kabaddi");      //It gives no error and will be reflected in unModifiableSportList
         
        System.out.println(sportList);    //Output : [Hockey, Cricket, Tennis, Kabaddi]
         
        System.out.println(unModifiableSportList);    //Output : [Hockey, Cricket, Tennis, Kabaddi]
         
    }
}

从 Java 9 开始，引入静态工厂方法来创建不可变集合。

1) Immutable List : List.of()
2) Immutable Set : Set.of()
3) Immutable Map : Map.of() or Map.ofEntries()

不可变与不可修改：

Java 9 不可变集合和 Collections.unmodifyingXXX() 包装方法返回的不可修改集合不同。不可修改的集合只是原始集合的只读视图。您可以对原始集合执行修改操作，这些修改将反映在这些方法返回的集合中。但是，Java 9 静态工厂方法返回的不可变集合是 100% 不可变的。它们一旦创建就无法修改。

来源：https://javaconceptoftheday.com/java-9-immutable-collections/

Answer 8

我对这里的答案印象不深。

不可修改的集合

正如java文档所述不可修改的集合（强调我的）：

不可修改的集合是一个集合，其所有变元方法（如上面所定义）都被指定为抛出 UnsupportedOperationException

您可以通过调用 List.copyOf() 或List.of()。

如果即使在通过这些方法获得的空列表上调用 .removeIf(x -> true)，程序也会抛出 UnsupportedOperationException。

不可修改的视图集合

不可修改的集合也不一定是视图。相同的 Java 文档页面分别引用它：

不可修改的视图集合是不可修改的集合，也是支持集合的视图

因此，一个集合必须既不可修改，又是一个有资格成为不可修改视图的视图。您可以通过调用Collections.unmodifying*方法获得不可修改的视图。

如果后备列表不可修改，则通过 .subList() 获取的列表也将是不可修改的视图。不可修改的视图的行为和抛出的异常与上面提到的完全相同。

不可变集合

现在，到奖励部分。我也喜欢称它们为智能集合——它有助于直观地记住差异。

您可以通过调用Collections.empty*()方法或Collections.singleton()来获取它们。

如果方法的执行对给定参数没有影响（如果参数是可变的），那么它们不需要抛出 UnsupportedOperationException（通常也不会）。我们以前面的 .removeIf(x -> true) 为例，并在 Collections.emptyList() 上调用它。尽管列表是不可变的，但由于列表是空的（即使它是可变的），所以无论如何也没有什么可以删除的，所以它不会抛出异常。