10.1　促进不变性

10.1　促进不变性

函数式风格编程倾向于使用不变对象。一旦创建了不变对象，便无法修改其状态了。尽管Java有诸如String、Class和Integer这样的不变类，但更为常见的是使用可变对象和命令查询分离（command query separation，参见附录A）。创建一个实例，调用改变对象属性的方法或修饰符修改对象的状态。让我们花点时间看看为什么可变对象不可取。

看看下面的Java类，Counter类有一个字段，叫count。这个字段可以通过getter和setter访问和修改。

//Java code
public class Counter {
  private int count;
  synchronized public int getCount() { return count; }
  synchronized public void setCount(int value) { count = value; }
}

为了在多线程访问时保护count，这里及时地将这两个方法同步（synchronized）起来。然而，这还不够。下面的代码就有很大的问题：

//Java code
int currentValue = counter.getCount();
counter.setCount(currentValue + 100);

假定Counter实例由多个线程使用，每个线程都去像上面的例子那样执行操作。count的值会完全不可预测。即便Counter的两个方法都是同步的，在getCount()调用和setCount()调用之间，另一个线程也有可能得到监听器（monitor）或锁，对值进行修改。这是一个很容易掉进去的陷阱。为了线程安全，不得不把上面代码里的两个调用放在一个适当的同步块里。而且，在每一处使用Counter的地方，都必须要进行检查，确保这件事做对了。这是一个很高的要求，对于任何一个有实际意义的应用而言，想要用可变对象写出线程安全的代码，即便是有可能做到，那也是极端困难的。这个简单的例子只是冰山一角。

不变对象从根源上解决了这个问题。因为没有状态改变，也就无需顾虑竞争。如果想改变，只要创建出另一个不变对象的实例即可。对于不习惯函数式编程的人而言，这或许有些不适应。不过，逐渐适应这种风格之后，你就会意识到，你已经不再需要绞尽脑汁解决线程安全问题了。不变对象提供的优势如下所述。

它们天生就是线程安全的。因为无法修改其状态，所以，可以自由地在线程间传递，而无需顾虑竞争。而且，也没有必要对它们进行同步。
因为没有复杂的状态转换，它们很简单，用起来也很容易。
它们可以在应用间共享和重用，这有助于减轻应用资源的负担。比如，在Flyweight模式里③，不变对象用来共享几个对象公用的数据。

③参见Gamma等人的Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software [GHJV95]里的Flyweight模式。

它们不易出错。因为不会随意修改对象状态，也就少了一些需要处理的错误。同使用可变对象相比，使用不变对象的代码更容易验证其正确性。

即便是纯Java代码，Joshua Bloch在Effective Java [Blo01]中也推荐“将可变性降到最低”，尽可能让类不变。

Scala的并发模型依赖于不变性。Scala期望我们把不变对象当作消息在actor间传递。在本章余下的部分，我们会学到，同Java提供的并发API相比，Scala对于并发的支持是多么的轻量级且简单易用。

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