Java不可变集合

1.不可变集合

在 Java 中，不可变集合（Immutable Collections）是指在创建之后无法修改的集合。这些集合不允许添加、删除或修改元素，一旦创建后，内容就不能改变。Java 提供了一些内置的方式来创建不可变集合，常见的包括使用 Collections.unmodifiableXXX() 方法和 Java 9 引入的 List.of(), Set.of() 和 Map.of() 等方法。

1.1 什么是不可变集合

​ 是一个长度不可变，内容也无法修改的集合

1.2 使用场景

​ 如果某个数据不能被修改，把它防御性地拷贝到不可变集合中是个很好的实践。

​ 当集合对象被不可信的库调用时，不可变形式是安全的。

简单理解：

​ 不想让别人修改集合中的内容

比如说：

1，斗地主的54张牌，是不能添加，不能删除，不能修改的

2，斗地主的打牌规则：单张，对子，三张，顺子等，也是不能修改的

3，用代码获取的操作系统硬件信息，也是不能被修改的

1.3 不可变集合分类 不可变的list集合不可变的set集合不可变的map集合 1.4 不可变的list集合 public class ImmutableDemo1 { public static void main(String[] args) { /* 创建不可变的List集合 "张三", "李四", "王五", "赵六" */ //一旦创建完毕之后，是无法进行修改的，在下面的代码中，只能进行查询操作 List<String> list = List.of("张三", "李四", "王五", "赵六"); System.out.println(list.get(0)); System.out.println(list.get(1)); System.out.println(list.get(2)); System.out.println(list.get(3)); System.out.println("---------------------------"); for (String s : list) { System.out.println(s); } System.out.println("---------------------------"); Iterator<String> it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ String s = it.next(); System.out.println(s); } System.out.println("---------------------------"); for (int i = 0; i < list.size(); i++) { String s = list.get(i); System.out.println(s); } System.out.println("---------------------------"); //list.remove("李四"); //list.add("aaa"); list.set(0,"aaa"); } } 1.5 不可变的Set集合 public class ImmutableDemo2 { public static void main(String[] args) { /* 创建不可变的Set集合 "张三", "李四", "王五", "赵六" 细节： 当我们要获取一个不可变的Set集合时，里面的参数一定要保证唯一性 */ //一旦创建完毕之后，是无法进行修改的，在下面的代码中，只能进行查询操作 Set<String> set = Set.of("张三", "张三", "李四", "王五", "赵六"); for (String s : set) { System.out.println(s); } System.out.println("-----------------------"); Iterator<String> it = set.iterator(); while(it.hasNext()){ String s = it.next(); System.out.println(s); } System.out.println("-----------------------"); //set.remove("王五"); } } 1.6 不可变的Map集合 1.6.1：键值对个数小于等于10 public class ImmutableDemo3 { public static void main(String[] args) { /* 创建Map的不可变集合 细节1： 键是不能重复的 细节2： Map里面的of方法，参数是有上限的，最多只能传递20个参数，10个键值对 细节3： 如果我们要传递多个键值对对象，数量大于10个，在Map接口中还有一个方法 */ //一旦创建完毕之后，是无法进行修改的，在下面的代码中，只能进行查询操作 Map<String, String> map = Map.of("张三", "南京", "张三", "北京", "王五", "上海", "赵六", "广州", "孙七", "深圳", "周八", "杭州", "吴九", "宁波", "郑十", "苏州", "刘一", "无锡", "陈二", "嘉兴"); Set<String> keys = map.keySet(); for (String key : keys) { String value = map.get(key); System.out.println(key + "=" + value); } System.out.println("--------------------------"); Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet(); for (Map.Entry<String, String> entry : entries) { String key = entry.getKey(); String value = entry.getValue(); System.out.println(key + "=" + value); } System.out.println("--------------------------"); } } 1.6.2：键值对个数大于10 public class ImmutableDemo4 { public static void main(String[] args) { /* 创建Map的不可变集合,键值对的数量超过10个 */ //1.创建一个普通的Map集合 HashMap<String, String> hm = new HashMap<>(); hm.put("张三", "南京"); hm.put("李四", "北京"); hm.put("王五", "上海"); hm.put("赵六", "北京"); hm.put("孙七", "深圳"); hm.put("周八", "杭州"); hm.put("吴九", "宁波"); hm.put("郑十", "苏州"); hm.put("刘一", "无锡"); hm.put("陈二", "嘉兴"); hm.put("aaa", "111"); //2.利用上面的数据来获取一个不可变的集合 /* //获取到所有的键值对对象（Entry对象） Set<Map.Entry<String, String>> entries = hm.entrySet(); //把entries变成一个数组 Map.Entry[] arr1 = new Map.Entry[0]; //toArray方法在底层会比较集合的长度跟数组的长度两者的大小 //如果集合的长度 > 数组的长度 ：数据在数组中放不下，此时会根据实际数据的个数，重新创建数组 //如果集合的长度 <= 数组的长度：数据在数组中放的下，此时不会创建新的数组，而是直接用 Map.Entry[] arr2 = entries.toArray(arr1); //不可变的map集合 Map map = Map.ofEntries(arr2); map.put("bbb","222");*/ //Map<Object, Object> map = Map.ofEntries(hm.entrySet().toArray(new Map.Entry[0])); Map<String, String> map = Map.copyOf(hm); map.put("bbb","222"); } } 2. 优点和应用场景

优点：

线程安全：不可变集合在多线程环境下是安全的，因为它们一旦创建就不能被修改，不需要额外的同步机制。防止修改：可以确保数据不会被意外或恶意修改，保证数据的一致性。提高性能：由于不可变集合的元素不会变化，JVM 可以进行优化（例如内存共享和缓存）。

应用场景：

常量集合：当你有一个固定的、不变的数据集时，例如配置项或预定义的常量集合，可以使用不可变集合。防止修改：如果你希望确保集合的内容在程序的后续过程中不被更改。 3 总结 使用 Collections.unmodifiableXXX() 可以将一个已有的集合包装为不可变集合。Java 9 引入了更简洁的 List.of(), Set.of(), 和 Map.of() 方法，创建不可变集合时更方便。不可变集合在多线程环境中具有天然的线程安全性，并且可以防止意外修改数据。