3.2　Immutable Object模式的架構(gòu)

Immutable Object模式將現(xiàn)實(shí)世界中狀態(tài)可變的實(shí)體建模為狀態(tài)不可變的對象，并通過創(chuàng)建不同的狀態(tài)不可變的對象來反映實(shí)現(xiàn)世界實(shí)體的狀態(tài)變更。

Immutable Object模式的主要參與者有以下幾種，其類圖如圖3-1所示。

? ImmutableObject：負(fù)責(zé)存儲一組不可變狀態(tài)。該參與者不對外暴露任何可以修改其狀態(tài)的方法，其主要方法及職責(zé)如下。

? getStateX、getStateN：這些getter方法返回其所屬ImmutableObject實(shí)例維護(hù)的狀態(tài)相關(guān)變量的值。這些變量在對象實(shí)例化時通過其構(gòu)造器的參數(shù)獲得值。

? getStateSnapshot：返回其所屬ImmutableObject實(shí)例維護(hù)的一組狀態(tài)的快照。

? Manipulator：負(fù)責(zé)維護(hù)ImmutableObject所建模的現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體狀態(tài)的變更。當(dāng)相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體狀態(tài)變更時，該參與者負(fù)責(zé)生成新的ImmutableObject實(shí)例，以反映新的狀態(tài)。

? changeStateTo：根據(jù)新的狀態(tài)值生成新的ImmutableObject實(shí)例。

狀態(tài)不可變對象的使用情況主要包括以下幾種類型。

? 獲取單個狀態(tài)的值：調(diào)用不可變對象的相關(guān)getter方法即可實(shí)現(xiàn)。

? 獲取一組狀態(tài)的快照：狀態(tài)不可變對象可以提供一個getter方法，該方法需要對其返回值做防御性復(fù)制（Defensive Copy）或者返回一個只讀對象，以避免因其狀態(tài)對外泄露而被改變。

? 生成新的狀態(tài)不可變對象實(shí)例：當(dāng)被建模對象的狀態(tài)發(fā)生變化的時候，創(chuàng)建新的狀態(tài)不可變對象實(shí)例來反映這種變化。

Immutable Object模式的典型交互場景的序列圖如圖3-2所示。

第1～4步：客戶端代碼獲取當(dāng)前ImmutableObject實(shí)例的各個狀態(tài)值。

第5步：客戶端代碼調(diào)用Manipulator的changeStateTo方法來更新應(yīng)用的狀態(tài)。

第6、7步：changeStateTo方法創(chuàng)建新的ImmutableObject實(shí)例，以反映應(yīng)用的新狀態(tài)，并返回。

第8、9步：客戶端代碼獲取新的ImmutableObject實(shí)例的狀態(tài)快照。

一個嚴(yán)格意義上的狀態(tài)不可變對象需要滿足以下所有條件。

1. 類本身使用final修飾：防止其子類改變其定義的行為。

2. 所有字段都是用final修飾的：使用final修飾不僅僅是從語義上說明被修飾字段的引用不可改變，更重要的是這個語義在多線程環(huán)境下由JMM（Java Memory Model）保證了被修飾字段所引用對象的初始化安全，即final修飾的字段在其他線程可見時，它必定已完成初始化。相反，非final修飾的字段由于缺少這種保證，可能導(dǎo)致在一個線程“看到”一個字段的時候，它還未完成初始化，從而可能導(dǎo)致一些不可預(yù)料的結(jié)果。

3. 在創(chuàng)建對象的過程中沒有泄露this關(guān)鍵字給其他類：防止其他類（如該類的內(nèi)部匿名類）在對象創(chuàng)建過程中修改其狀態(tài)。

4. 若任何字段引用了其他狀態(tài)可變的對象（如集合、數(shù)組等），則這些字段必須是由private關(guān)鍵字修飾的，并且這些字段的值不能對外暴露。若有相關(guān)方法要返回這些字段的值，應(yīng)該進(jìn)行防御性復(fù)制。