原文連結，譯文連結，譯者：Greenster，校對：鄭旭東

一個物件如果在建立後不能被修改，那麼就稱為不可變物件。在併發程式設計中，一種被普遍認可的原則就是：儘可能的使用不可變物件來建立簡單、可靠的程式碼。
在併發程式設計中，不可變物件特別有用。由於建立後不能被修改，所以不會出現由於執行緒干擾產生的錯誤或是記憶體一致性錯誤。
但是程式設計師們通常並不熱衷於使用不可變物件，因為他們擔心每次建立新物件的開銷。實際上這種開銷常常被過分高估，而且使用不可變物件所帶來的一些效率提升也抵消了這種開銷。例如：使用不可變物件降低了垃圾回收所產生的額外開銷，也減少了用來確保使用可變物件不出現併發錯誤的一些額外程式碼。
接下來看一個可變物件的類，然後轉化為一個不可變物件的類。通過這個例子說明轉化的原則以及使用不可變物件的好處。

一個同步類的例子

是表示顏色的類，每一個物件代表一種顏色，使用三個整形數表示顏色的三基色，字串表示顏色名稱。

public class SynchronizedRGB {

    // Values must be between 0 and 255.
    private int red;
    private int green;
    private int blue;
    private String name;

    private void check(int red,
                       int green,
                       int blue) {
        if (red < 0 || red > 255
            || green < 0 || green > 255
            || blue < 0 || blue > 255) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
    }

    public SynchronizedRGB(int red,
                           int green,
                           int blue,
                           String name) {
        check(red, green, blue);
        this.red = red;
        this.green = green;
        this.blue = blue;
        this.name = name;
    }

    public void set(int red,
                    int green,
                    int blue,
                    String name) {
        check(red, green, blue);
        synchronized (this) {
            this.red = red;
            this.green = green;
            this.blue = blue;
            this.name = name;
        }
    }

    public synchronized int getRGB() {
        return ((red << 16) | (green << 8) | blue);
    }

    public synchronized String getName() {
        return name;
    }

    public synchronized void invert() {
        red = 255 - red;
        green = 255 - green;
        blue = 255 - blue;
        name = "Inverse of " + name;
    }
}

使用SynchronizedRGB時需要小心，避免其處於不一致的狀態。例如一個執行緒執行了以下程式碼：

SynchronizedRGB color =
    new SynchronizedRGB(0, 0, 0, "Pitch Black");
...
int myColorInt = color.getRGB();      //Statement 1
String myColorName = color.getName(); //Statement 2

如果有另外一個執行緒在Statement 1之後、Statement 2之前呼叫了color.set方法，那麼myColorInt的值和myColorName的值就會不匹配。為了避免出現這樣的結果，必須要像下面這樣把這兩條語句繫結到一塊執行：

synchronized (color) {
    int myColorInt = color.getRGB();
    String myColorName = color.getName();
}

這種不一致的問題只可能發生在可變物件上。

定義不可變物件的策略

以下的一些規則是建立不可變物件的簡單策略。並非所有不可變類都完全遵守這些規則，不過這不是編寫這些類的程式設計師們粗心大意造成的，很可能的是他們有充分的理由確保這些物件在建立後不會被修改。但這需要非常複雜細緻的分析，並不適用於初學者。

1. 不要提供setter方法。（包括修改欄位的方法和修改欄位引用物件的方法）
2. 將類的所有欄位定義為final、private的。
3. 不允許子類重寫方法。簡單的辦法是將類宣告為final，更好的方法是將建構函式宣告為私有的，通過工廠方法建立物件。
4. 如果類的欄位是對可變物件的引用，不允許修改被引用物件。
   • 不提供修改可變物件的方法。
   • 不共享可變物件的引用。當一個引用被當做引數傳遞給建構函式，而這個引用指向的是一個外部的可變物件時，一定不要儲存這個引用。如果必須要儲存，那麼建立可變物件的拷貝，然後儲存拷貝物件的引用。同樣如果需要返回內部的可變物件時，不要返回可變物件本身，而是返回其拷貝。

將這一策略應用到SynchronizedRGB有以下幾步：

1. SynchronizedRGB類有兩個setter方法。第一個set方法只是簡單的為欄位設值（譯者注：刪掉即可），第二個invert方法修改為建立一個新物件，而不是在原有物件上修改。
2. 所有的欄位都已經是私有的，加上final即可。
3. 將類宣告為final的
4. 只有一個欄位是物件引用，並且被引用的物件也是不可變物件。

final public class ImmutableRGB {

    // Values must be between 0 and 255.
    final private int red;
    final private int green;
    final private int blue;
    final private String name;

    private void check(int red,
                       int green,
                       int blue) {
        if (red < 0 || red > 255
            || green < 0 || green > 255
            || blue < 0 || blue > 255) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
    }

    public ImmutableRGB(int red,
                        int green,
                        int blue,
                        String name) {
        check(red, green, blue);
        this.red = red;
        this.green = green;
        this.blue = blue;
        this.name = name;
    }

    public int getRGB() {
        return ((red << 16) | (green << 8) | blue);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public ImmutableRGB invert() {
        return new ImmutableRGB(255 - red,
                       255 - green,
                       255 - blue,
                       "Inverse of " + name);
    }
}

[email protected]唯品會。關注Java語言、併發程式設計、Spring框架等。