Java 9 不可变集合

Java 是使用最广泛的编程语言之一，在 Java 9 中引入了其集合框架的增强功能，以方便不可变集合的创建和使用。在本节中，我们将深入研究 Java 9 不可变集合的细节，并提供大量示例来巩固我们的理解。

什么是不可变集合？
不可变集合，顾名思义，是创建后不能修改的集合。换句话说，一旦使用其初始元素集创建了不可变集合，您就无法添加、删除或更改这些元素。任何修改集合的操作都会返回具有所需修改的新集合，而不是修改现有集合。

不可变集合的好处包括：

• 线程安全：不可变集合可以在多个线程之间安全共享，无需同步。由于集合的状态是固定的，因此不存在并发修改问题的风险。
• 可预测性：不变性确保对象一旦创建，其状态就保持不变，从而使代码行为更加可预测和可靠。
• 更简单的调试：消除了与意外修改集合相关的错误，使调试更容易。
• 函数式编程：不可变集合与函数式编程原则非常一致，使您能够编写更具表现力和简洁的代码。

Java 9 中的不可变集合
Java 9 在 java.util 包中添加了对不可变集合的支持。

• java.util.List.of()、java.util.Set.of() 和 java.util.Map.of() 方法负责创建这些集合。这些方法分别使创建列表、集合和映射的不可变实例变得简单。
• List、Set 和 Map 接口提供的 of() 方法提供了在 Java 9 中创建不可变集合的简洁方法。
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不可变集合的示例
1. 创建不可变列表：
List immutableList = List.of( "苹果" ,  "香蕉" ,  "樱桃" );  

2. 创建不可变集：
Set immutableSet = Set.of( 1 ,  2 ,  3 ,  4 ,  5 );  

3. 创建不可变映射：
Map immutableMap = Map.of( "一" ,  1 ,  "二" ,  2 ,  "三" ,  3 );  

对不可变集合的操作
虽然您无法修改不可变集合，但您可以执行创建经过修改的新集合的操作。例如：

添加元素：

1. List newList =  new  ArrayList<>(immutableList);  
2. newList.add( "葡萄" ); // 使用添加的元素创建一个新列表  

删除元素：

1. Set newSet =  new  HashSet<>(immutableSet);  
2. newSet.remove( 3 ); // 创建一个新集合并删除元素  

修改map中的元素：

1. Map newMap =  new  HashMap<>(immutableMap);  
2. newMap.put( "四" ,  4 ); // 使用添加的条目创建一个新地图  

使用多参数增强不变性
Java 9 的 of() 方法使用可变参数，允许您直接传递可变数量的参数。这简化了创建具有不同数量元素的集合的过程。

 创建不可变列表：

1. List 水果 = List.of( "苹果" ,  "香蕉" ,  "樱桃" );  
2. List 蔬菜 = List.of( "胡萝卜" ,  "西兰花" ,  "菠菜" );  
3. List mixList = List.of( "梨" ,  "番茄" ,  "卷心菜" );  

处理小型集合
不可变集合对于处理小型集合或预先知道内容的情况特别有用。它们擅长于不需要经常修改集合的场景。

限制和注意事项
虽然不可变集合提供了许多优点，但了解它们的局限性和注意事项也很重要：

1. 内存使用：由于不可变集合会为每次修改创建新实例，因此可能会导致内存使用量增加，特别是对于大型集合。
2. 性能：修改过程中创建新实例会影响性能，尤其是在需要频繁修改的场景下。
3. 构建器模式：处理大量元素时，不可变集合的创建语法可能会变得很麻烦。在这种情况下，最初使用构建器模式或可变集合可能更实用。

java.util包中提供了几个支持不变性的类

java.util.Collections.unmodifiableList:

List<String> originalList = new ArrayList<>();
originalList.add("Java");
originalList.add("is");
originalList.add("immutable");

List<String> immutableList = Collections.unmodifiableList(originalList);

//如果试图修改不可变列表，将抛出 UnsupportedOperationException（不支持操作异常）。
// immutableList.add("new element"); // This line will throw an exception

java.util.Collections.unmodifiableSet：

Set<String> originalSet = new HashSet<>();
originalSet.add("Java");
originalSet.add("is");
originalSet.add("immutable");

Set<String> immutableSet = Collections.unmodifiableSet(originalSet);

// Attempting to modify the immutable set will throw UnsupportedOperationException
// immutableSet.add("new element"); // This line will throw an exception


java.util.Collections.unmodifiableMap:

Map<String, Integer> originalMap = new HashMap<>();
originalMap.put("one", 1);
originalMap.put("two", 2);
originalMap.put("three", 3);

Map<String, Integer> immutableMap = Collections.unmodifiableMap(originalMap);

// Attempting to modify the immutable map will throw UnsupportedOperationException
// immutableMap.put("four", 4); // This line will throw an exception

谷歌ImmutableList、ImmutableSet、 和ImmutableMap：

import com.google.common.collect.ImmutableList;
import com.google.common.collect.ImmutableSet;
import com.google.common.collect.ImmutableMap;

ImmutableList<String> immutableList = ImmutableList.of("Java", "is", "immutable");
ImmutableSet<String> immutableSet = ImmutableSet.of("Java", "is", "immutable");
ImmutableMap<String, Integer> immutableMap = ImmutableMap.of("one", 1, "two", 2, "three", 3);