什么场景用不可变类

在 Java 中，不可变类（Immutable Class）指对象一旦创建，其状态（字段值）就不能再被修改。典型代表是 String、Integer、LocalDate 等。

下面从适合使用不可变类的场景和原因两个角度来说明。

一、适合使用不可变类的典型场景

1. 多线程并发场景（最常见、最重要）

不可变对象是天然线程安全的，不需要加锁。

✅ 场景：

• 多线程共享配置对象
• 缓存 key
• 并发计算中的中间结果

✅ 好处：

• 没有竞态条件
• 不需要 synchronized
• 程序更简单、更安全

// 多个线程同时读，不需要任何同步
public final class User {
    private final String name;
    private final int age;
}

2. 作为 Map / Set 的 key（尤其是 HashMap、HashSet）

不可变对象 hashCode 稳定，不会破坏集合结构。

✅ 场景：

• 缓存 key
• 数据唯一标识

❌ 可变对象做 key 的风险：

• 修改对象 → hashCode 变化 → 找不到原来的值

Map<UserId, UserInfo> cache = new HashMap<>();

3. 配置类 / 常量对象

配置一旦加载，不应再被修改。

✅ 场景：

• 系统配置
• 应用参数
• 规则定义

public final class AppConfig {
    private final String env;
    private final int port;
}

4. 值对象（Value Object）

只关心“值是什么”，不关心身份。

✅ 场景：

• 金额（Money）
• 坐标（Point）
• 时间（LocalDate）
• 状态值

Money price = new Money(100);

特点：

• 用 equals() 比较
• 通常是不可变的

5. 函数式编程 / 流计算

无副作用，结果可预测。

✅ 场景：

• Stream API
• Lambda 表达式
• 数据处理管道

list.stream()
    .map(x -> new Result(x))
    .collect(...)

6. 缓存 / 享元模式（Flyweight）

对象可安全共享，减少创建成本。

✅ 场景：

• 字符串常量池
• 枚举
• 常量对象池

Integer a = 100;
Integer b = 100;
// a == b（缓存）

7. 防御性编程（防止外部修改）

返回内部数据给调用方时，防止被篡改。

✅ 场景：

• 对外暴露 DTO
• API 返回值

public User getUser() {
    return new User(name, age); // 而不是暴露可变对象
}

二、不适合使用不可变类的场景

✅ 这类场景更适合可变对象 + 明确生命周期管理

三、什么时候“优先”用不可变类？

✅ 默认优先使用不可变类，除非你有明确理由不用它。

这是《Effective Java》的核心建议之一。

四、如何设计一个不可变类（简要）

public final class User {
    private final String name;
    private final int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String name() { return name; }
    public int age() { return age; }
}

要点：

• final class
• 所有字段 private final
• 不提供 setter
• 不暴露可变引用

五、一句话总结

只要对象“创建后不应该再改变”，就优先考虑不可变类，尤其是并发、缓存、值对象、配置、key 等场景。

如果你愿意，我也可以帮你判断某个具体业务对象是否应该设计成不可变类。