Правила создания immutable-класса

1️⃣ Как кратко ответить

Для создания immutable-класса в Java необходимо: сделать класс финальным, чтобы предотвратить наследование; все поля должны быть приватными и финальными; не предоставлять сеттеры; обеспечить глубокое копирование изменяемых объектов в конструкторах и методах доступа; вернуть копии изменяемых объектов в геттерах.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Immutable-класс — это класс, экземпляры которого не могут быть изменены после создания. Это свойство делает такие классы особенно полезными в многопоточных приложениях, так как они являются потокобезопасными без необходимости в синхронизации. Рассмотрим основные правила создания immutable-класса в Java.

1. Сделать класс финальным:

   • Использование ключевого слова final перед объявлением класса предотвращает его наследование. Это важно, потому что подклассы могут изменить поведение класса и нарушить его неизменяемость.

   public final class ImmutableClass {
       // Класс объявлен как final
   }
   

2. Сделать все поля приватными и финальными:

   • Поля должны быть private, чтобы предотвратить прямой доступ к ним извне класса.
   • Поля должны быть final, чтобы их можно было инициализировать только один раз, в конструкторе.

   public final class ImmutableClass {
       private final int value;
       // Поле value объявлено как private и final
   }
   

3. Не предоставлять сеттеры:

   • Сеттеры позволяют изменять состояние объекта после его создания, что противоречит концепции неизменяемости.

   // Отсутствие сеттеров
   

4. Инициализация всех полей в конструкторе:

   • Все поля должны быть инициализированы в конструкторе. Это гарантирует, что объект будет полностью инициализирован при создании.

   public final class ImmutableClass {
       private final int value;
   ​
       public ImmutableClass(int value) {
           this.value = value;
           // Поле value инициализируется в конструкторе
       }
   }
   

5. Глубокое копирование изменяемых объектов:

   • Если класс содержит изменяемые объекты (например, массивы или коллекции), необходимо использовать глубокое копирование, чтобы предотвратить изменение этих объектов извне.

   public final class ImmutableClass {
       private final int[] array;
   ​
       public ImmutableClass(int[] array) {
           this.array = array.clone(); // Глубокое копирование массива
       }
   }
   

6. Возвращать копии изменяемых объектов в геттерах:

   • Если необходимо предоставить доступ к изменяемым объектам, возвращайте их копии, чтобы изменения не повлияли на внутреннее состояние объекта.

   public final class ImmutableClass {
       private final int[] array;
   ​
       public ImmutableClass(int[] array) {
           this.array = array.clone();
       }
   ​
       public int[] getArray() {
           return array.clone(); // Возвращаем копию массива
       }
   }
   

Эти правила помогают создать класс, который будет неизменяемым, обеспечивая безопасность и простоту использования в многопоточных средах. Immutable-классы широко используются в Java, например, такие классы, как String, Integer, LocalDate, являются неизменяемыми.