Java 创建具有可变成员的不可变包装类答案

【问题标题】：Java Create Wrapper Class Immutable with Mutable membersJava 创建具有可变成员的不可变包装类
【发布时间】：2016-06-25 18:28:18
【问题描述】：

目前我有一个名为MatrixValue 的类，我想将其制成一个不可变对象，以便与MatrixValue 的实例交互的所有方法都无法更改其内部矩阵。然而，问题在于成员变量之一是一个名为RealMatrix 的可变对象，它存储了矩阵的所有实际数据。我已经在构造函数中加入了防御性复制，并摆脱了任何 mutator 方法。到目前为止，这是我的班级的样子：

public final class MatrixValue extends ExpressionValue{

    /**
     * 
     */
    private static final long serialVersionUID = -4231050452116360135L;
    private final RealMatrix matrix;

    public MatrixValue(RealMatrix matrix){
        this.matrix = new Array2DRowRealMatrix(matrix.getData());
    }

    public MatrixValue(double[][] values){
        matrix = new Array2DRowRealMatrix(values);
    }

    public RealMatrix getMatrix() {
        return matrix;
    }

    @Override
    public String toString(){
        return matrix.getRowDimension() + "," + matrix.getColumnDimension();
    }
}

现在的问题是，如果有人调用matrixValue.getMatrix().setEntry(row, col, value);，他们可以有效地更改最终RealMatrix 成员变量的值。但是，我仍然希望能够返回有关RealMatrix 的信息。修复类不变性中的这个漏洞的最佳方法是什么？

编辑：还请记住，某些矩阵可能会占用大量内存，因此如果可能的话，我希望尽可能减少重复不必要信息的解决方案。

【问题讨论】：

Make immutable Java object的可能重复
您应该在 getMatrix() 方法中复制矩阵。
谢谢迈克尔，我想这就是我要做的。

标签： java immutability

【解决方案1】：

最简单的方法可能是从getMatrix() 方法返回matrix 的防御性副本。您可以每次都克隆它并在方法中返回，或者在构造函数中复制并仅在方法中返回相同的副本。

但是，我想MatrixValue 的意图是什么。如果它是RealMatrix 的不可变表示，我会考虑为RealMatrix 和MatrixValue 编写一个接口，如下所示：

interface Matrix {
  // getters for Matrix
}

RealMatrix 和MatrixValue 将实现接口如下：

public class RealMatrix implements Matrix {
    // getters for Matrix
    // setters for RealMatrix
}

public class MatrixValue extends ExpressionValue implements Martix {
    public MatrixValue(RealMatrix matrix){
        this.matrix = new Array2DRowRealMatrix(matrix.getData());
    }

    // getters for Matrix
}

这意味着RealMatrix 和MatrixValue 是Matrix 的可变和不可变表示，并允许API 调用者从MatrixValue 获取值但不能修改它。

顺便说一句，在MatrixValue 构造函数中创建Array2DRowRealMatrix 的新实例可能不足以进行防御性复制，因为double[][] 的数组可以在外部修改。您需要使用Arrays.copyOf 或System.arraycopy 为数组的每个维度制作数组的副本以避免突变。

【讨论】：

您好 Wilson，我也有类似的问题，我喜欢您的界面方法。但是，我使用的 getter 方法相当复杂，所以在我看来这种方法会违反 DRY 原则。你还会推荐在这种情况下使用它吗？

【解决方案2】：

考虑在 RealMatrix 上使用接口。一个可能的接口可能被称为 Matrix。然后，您的内部表示可以使用 RealMatrix，然后在您提供外部 API 的地方，您可以代替使用 RealMatrix 的返回类型返回一个 Matrix。

class RealMatrix implements {
// getters and setters
}

interface Matrix  {
// only getters
}

【讨论】：