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【Java基础面试题019】什么是Java中的不可变类？

news 来源：原创 2025/6/7 4:39:43

回答重点

不可变类是指在创建后无法被修改的类。一旦对象被创建，它的所有属性都不能被更改。这种类的实例在整个生命周期内保持不变。

关键特征：

声明类为final，防止子类继承
类的所有字段都是private和final，确保它们在初始化后不能被更改
通过构造函数初始化所有字段
不提供任何修改对象状态的方法（如setter方法）
如果类包含可变对象的引用，必须进行特殊处理，确保这些引用在对象外部无法被修改，否则会导致不可变类的设计失效，外部代码仍然可以通过引用修改对象的内部状态，破坏不可变性。例如getter方法种返回对象的副本（new一个新的对象）来保护可变对象

扩展知识

当然还是能用反射获取与修改，关于反射可以看这一篇博客

【Java】反射_反射博客园-CSDN博客

Java中的经典不可变类有：String、Integer、BigDecimal、LocalDate等

这个例子，解释如果类包含可变对象的引用，要确保这些引用在对象外部无法被修改

public class FinalTest {public static void main(String[] args) {List<String> hobbies = new ArrayList<>();hobbies.add("看小说");hobbies.add("写博客");Person p = new Person("AutismBtkrsr", hobbies);System.out.println("Name：" + p.gerName());System.out.println("Hobbies：" + p.getHobbies());List<String> list = p.getHobbies();list.add("玩Staem"); // 这里会抛异常 UnsupportedOperationException，因为hobbies列表是不可变的，外部无法修改它System.out.println("...........................");}
}final class Person {private final String name;private final List<String> hobbies; // 可变对象的引用public Person(String name, List<String> hobbies){this.name = name;this.hobbies = new ArrayList<>(hobbies); // 这里创建了一个新的不可变列表（深拷贝），外部无法修改hobbies列表}public String gerName(){return this.name;}public List<String> getHobbies(){return Collections.unmodifiableList(this.hobbies);// 返回一个不可变的列表视图，外部无法修改hobbies列表}
}

不可变类的优缺点

优点：

线程安全：由于不可变对象状态不能被修改，他们天生是线程安全的，在并发环境中无需同步
缓存友好：不可变对象可以安全地被缓存和共享，如String的字符串常量池
防止状态不一致：不可变类可以有效避免因意外修改对象状态而导致的不一致问题

缺点：

性能问题：不可变对象需要在每次状态变化时创建新的对象，这会导致性能开销，尤其是对于大规模对象或频繁修改的场景（例如String频繁拼接）

举例String

String 就是典型的不可变类，当你创建一个 String 对象之后，这个对象就无法被修改。
因为无法被修改，所以像执行s+="a";这样的方法，其实返回的是一个新建的 String 对象，老的s 指向的对象不会发生变化，
只是s的引用指向了新的对象而已。
所以不要在字符串拼接频繁的场景使用+来拼接，因为这样会频繁的创建对象。
不可变类的好处就是安全，因为知晓这个对象不可能会被修改，因此可以放心大胆的用，在多线程环境下也是线程安全的。

final关键字

final 保证引用变量的地址（即内存指针）在初始化后不可再指向其他对象，final 修饰的字段只保证引用（内存地址）本身不可变，但引用指向的对象内容是可以改变的

实现一个不可变类

看一下String的设计

String本质是一个char数组，然后用final修饰，不过final限制不了数组内部的数据，所以这还不够。

value字段是用private修饰的，并没有暴露出set方法，这样外部其实就接触不到value所以无法修改。

如果还有修改的需求，比如replace()方法，所以这时候就需要返回一个新对象来作为结果