1. 引言
在Java开发中，理解可变对象（Mutable Objects）和不可变对象（Immutable Objects）的区别至关重要。这两个概念直接影响代码的行为和设计模式。
本文将深入探讨两种对象的定义、示例、优缺点及适用场景，帮助你在实际开发中做出明智选择。
2. 不可变对象
不可变对象一旦创建，其状态就无法被修改。 从实例化到生命周期结束，其内部属性始终保持不变。
2.1. String类
Java中String的不可变性带来三大核心优势：
- 线程安全
- 增强安全性
- 通过String池机制优化内存使用
@Test
public void givenImmutableString_whenConcatString_thenNotSameAndCorrectValues() {
String originalString = "Hello";
String modifiedString = originalString.concat(" World");
assertNotSame(originalString, modifiedString);
assertEquals("Hello", originalString);
assertEquals("Hello World", modifiedString);
}
这个测试用例中，concat()方法会创建新字符串，原始字符串保持不变——这是不可变对象的典型特征。
2.2. Integer类
Integer类同样是不可变的。对Integer执行运算时，会创建新实例存储结果。
@Test
public void givenImmutableInteger_whenAddInteger_thenNotSameAndCorrectValue() {
Integer immutableInt = 42;
Integer modifiedInt = immutableInt + 8;
assertNotSame(immutableInt, modifiedInt);
assertEquals(42, (int) immutableInt);
assertEquals(50, (int) modifiedInt);
}
+运算符操作Integer时，原始对象不会被修改，而是生成新对象——踩坑提醒：别指望能直接修改Integer的值！
2.3. 不可变对象的优势
使用不可变对象能带来显著收益：
✅ 线程安全：无需同步机制即可在多线程间安全共享
✅ 可预测性：状态恒定使代码行为更易推理
✅ 缓存友好：状态不变使对象可被高效缓存和复用
简单粗暴地说：不可变对象天生自带"防篡改"属性，特别适合高并发场景。
3. 创建不可变对象
以ImmutablePerson类为例，展示不可变对象的实现要点：
public final class ImmutablePerson {
private final String name;
private final int age;
public ImmutablePerson(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
关键设计原则：
- 类声明为
final（防止继承） - 字段均为
private final - 不提供setter方法
尝试修改对象状态会直接报错：
ImmutablePerson person = new ImmutablePerson("John", 30);
person.setName("Jane"); // 编译错误！
这种设计确保对象从创建到销毁都保持恒定状态，是构建可靠系统的基石。
4. 可变对象
可变对象在创建后允许修改其内部状态，这种灵活性在特定场景下很有价值。
4.1. StringBuilder类
StringBuilder是典型的可变字符序列：
@Test
public void givenMutableString_whenAppendElement_thenCorrectValue() {
StringBuilder mutableString = new StringBuilder("Hello");
mutableString.append(" World");
assertEquals("Hello World", mutableString.toString());
}
append()方法直接修改对象内部状态——与String的不可变性形成鲜明对比。
4.2. ArrayList类
ArrayList作为动态数组，其可变性体现在：
@Test
public void givenMutableList_whenAddElement_thenCorrectSize() {
List<String> mutableList = new ArrayList<>();
mutableList.add("Java");
assertEquals(1, mutableList.size());
}
add()方法改变集合状态，展示可变对象的动态特性。
4.3. 使用注意事项
可变对象虽灵活，但需警惕以下问题：
⚠️ 线程安全风险：多线程环境下需额外同步机制
⚠️ 代码复杂度：状态变化增加理解难度
⚠️ 状态管理挑战：需严格跟踪和控制修改
踩坑经验：在并发场景中滥用可变对象，往往会导致诡异的并发问题。
5. 可变 vs 不可变对象对比
| 对比维度 | 可变对象 | 不可变对象 |
|---|---|---|
| 可修改性 | 创建后可修改 | 创建后恒定不变 |
| 线程安全 | 需同步机制保障 | 天然线程安全 |
| 可预测性 | 状态变化增加理解难度 | 行为可预测，调试简单 |
| 性能影响 | 同步开销可能影响性能 | 通常提升性能（如缓存优化） |
5.1. 如何选择
决策时需权衡以下因素：
需求优先级：
- 需要频繁修改状态 → 选择可变对象
- 需要稳定性和安全性 → 选择不可变对象
并发场景：
- 多线程共享数据 → 优先不可变对象（避免同步复杂性）
性能考量：
- 数据极少变化 → 不可变对象（缓存收益大）
- 频繁修改数据 → 可变对象（避免创建开销）
经验法则：默认优先考虑不可变对象，除非有明确理由需要可变性。
6. 总结
在Java中合理使用可变与不可变对象，是构建高质量系统的关键：
- 不可变对象：提供线程安全、可预测性和性能优化，适合共享数据场景
- 可变对象：提供灵活性，适合需要频繁修改状态的场景
最终选择应基于具体需求：评估并发需求、性能瓶颈和代码复杂度，在灵活性与稳定性间找到平衡点。记住——没有银弹，只有最适合当前场景的方案。