设计模式-不变模式

不变模式是一种比较普遍的一种设计模式，在我们所使用的一些类中就使用到了不变模式，比如Integer,String等。不变模式中，允许多个类对某个类进行访问，省略了同步化的消耗，使系统运行更加高效，提高了系统的健壮性(robustness)。类在实例化之后，其状态不允许被修改变化，当要修改状态时，需要创建一个新的对象来替换该类，实现状态的修改。给出下面例子：

1: String str = "China";

我们要修改str的状态，虚拟机会冲洗创建一个对象来代替“China”,让str重新指向这个对象:

1: String str = "I love " + str;

即str指向“I love China”新对象来实现状态的修改。

不变模式只涉及到一个类，在这个类实例从创建到消亡其状态不会发生变化，这个类被称作不变类。不变模式有两种模式，弱不变模式和强不变模式，下面分别对这两种模式给出说明。

◆弱不变模式

该类的实例不会发生变化，但是该类的子类的实例的状态可能会发生变化。

满足弱不变模式的条件:

1. 类中不能够存在改变类实例状态的方法，当该类的构造子完成类的实例化后，实例的状态不会被类中的方法改变；

2. 类中的属性必须为私有的，不能声明任何公有的属性。这样才能保证类在实例化之后，其状态不会被其它类修改其内部状态；

3. 同上，类中的状态尽量保持不变。当引用到外界的可变对象时，应该尽量设法限制对该可变对象的访问，防止在访问的时候修改可变对象状态。如果可以在类的内部初始化该可变对象，应该在类的内部进行初始化；如果必须从外部传入可变对象，应该在类初始化的时候就传入该可变对象的一份拷贝，而不是该可变对象。防止在传入该对象之后，实例之外有可变对象的其它引用，对可变对象进行修改。

◆强不变模式

强不变模式是在弱不变模式条件下的增强，不仅该类在初始化之后状态不能被改变，其子类的状态也不能被改变。强不变模式要求较弱不变模式高，所以强不变模式不仅要满足若不变模式的要求，还要满足下面要求之一:

1. 该类所有方法为final的，子类不能够覆盖父类中的方法，从而保证子类中的属性不能够被篡改；

2. 该类定义成final，即该类不能够有子类，其方法默认为final，因此不会被改变；

弱不变模式跟强不变模式相比存在某些明显的弱点：

• 父类的对象为不变的，但是不能保证其子类为不变类，即其子类有可能为可变的；
• 有可能通过子类的方法来修改父类不变对象的状态，从而改变了父类的初始状态；

不变模式的优点：

• 由于类在初始化后其状态不能被改变，因此，由其运行导致的错误的几率就很小，维护起来也非常方便；
• 减少了不同类访问过程中同步化的开销，其自动为线程安全的，从而不存在因状态不同步导致的线程安全问题。

不变模式的缺点:

由于不变类从初始化后就不能被修改，若要修改其状态，只能创建新的对象来替换其原来的对象。如果系统中这种操作太过频繁，会极大的降低系统性能，比如String类的“相加”，如果操作频繁，速度受影响较大。在这种情况就可以考虑使用替代方案，例如用StringBuilder和StringBuffer替换String来进行字符串的频繁操作。

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