Immutable об’єкти у Java: що це і як їх створити?

Immutable (незмінні) об’єкти відіграють важливу роль у програмуванні, оскільки вони допомагають уникати помилок, пов’язаних зі зміною стану об’єктів, а також роблять код більш передбачуваним і безпечним для багатопотокових програм.

Уявіть, що у вас є банківська картка: номер картки, ім’я власника та термін дії залишаються незмінними після випуску. Якщо вам потрібно оновити якусь інформацію, доведеться отримати нову картку. Так само працюють immutable об’єкти у Java: після створення вони більше не змінюються.

Immutable об’єкти у Java

Immutable (незмінний) об’єкт — це об’єкт, стан якого не можна змінити після створення. Якщо потрібно змінити його дані, створюється новий об’єкт з оновленими значеннями.

У Java типовим прикладом immutable класу є String:

String str1 = "Hello";

String str2 = str1.concat(" World"); // створюється новий об'єкт

System.out.println(str1); // "Hello"

System.out.println(str2); // "Hello World"

Метод concat() не змінює сам str1, а створює новий рядок. Це і є ключова ідея immutable об’єктів.

Особливості immutable об’єктів

•  Потокобезпечність: Immutable об’єкти не змінюються, тому їх можна безпечно використовувати в багатопотоковому середовищі без необхідності синхронізації.
• Використання у хеш-таблицях: Оскільки hashCode() у immutable об’єкта завжди залишається незмінним, такі об’єкти ідеально підходять для використання у ключах HashMap або HashSet.
• Оптимізація кешування (String pool): Клас String у Java використовує пул рядків для зменшення кількості створюваних об’єктів і підвищення продуктивності.

FoxmindEd – це навчальний центр, що має велику різноманітність напрямків курсів для новачків та програмістів з досвідом!

Тільки починаєте свій шлях в ІТ? Спробуйте стартові ІТ курси

Вже маєте базові навички програмування? Тоді
курси формату Менторинг саме для вас.

Хочете поглибити свої знання в ІТ? Ми маємо курси middle/senior

Як створити immutable об’єкт у Java?

Щоб створити immutable об’єкт у Java, потрібно дотримуватись кількох принципів:

1. Оголосити клас як final, щоб його не можна було успадкувати.
2. Зробити всі поля private та final, щоб їх не можна було змінити після ініціалізації.
3. Не надавати сетери (set-методи), щоб заборонити зміну полів після створення об’єкта.
4. Ініціалізувати всі поля в конструкторі.
5. Забезпечити, що mutable об’єкти всередині класу не змінюються (якщо є масиви чи списки, повертати їх копії).

public final class Person {

   private final String name;

   private final int age;

   public Person(String name, int age) {

       this.name = name;

       this.age = age;

   }

   public String getName() {

       return name;

   }

   public int getAge() {

       return age;

   }

}

Використання записів (Records) у Java

З Java 14 з’явився новий тип класів — records, які автоматично створюють immutable об’єкти. Вони спрощують створення класів, які містять лише дані.

public record Person(String name, int age) {

}

Що змінилося?

Коротший код – тепер немає необхідності явно писати конструктор, гетери та final модифікатори. В record все це робиться автоматично, так само як генерація toString(), equals(), hashCode() методів.

Приклад використання:

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       Person person = new Person("Anastasia", 42);

       System.out.println(person); // -> Person[name=Anastasia, age=42]

       System.out.println(person.name()); // -> Anastasia

       System.out.println(person.age());  // -> 42

   }

 }

Тож якщо клас використовується лише для зберігання даних, то record – чудова альтернатива.

Підсумок

Immutable об’єкти у Java — це об’єкти, які не можна змінити після створення. Вони забезпечують безпечніший, передбачуваний і стабільний код, що особливо важливо у багатопотокових додатках.

Основні принципи створення immutable об’єктів:

• final клас (щоб запобігти успадкуванню)
• private final поля (щоб уникнути змін)
• Ініціалізація полів через конструктор
• відсутність сеттерів

Завдяки Java Records, створювати immutable об’єкти стало ще простіше. Record автоматично генерує всі необхідні методи, зменшуючи код і роблячи його читабельнішим.

Коли варто використовувати immutable об’єкти?

• У багатопотокових програмах – немає ризику неконтрольованих змін.
• Для об’єктів, що слугують ключами у HashMap або HashSet – стабільність hashCode() та equals().
• Як DTO (Data Transfer Object) – коли об’єкти потрібні лише для передачі даних.
  Як значення у кешах – оскільки immutable об’єкти не змінюються, вони добре підходять для кешування.

Якщо ви хочете детальніше вивчити Java, зверніть увагу на навчальний центр FoxmindEd, де ви знайдете структуровані курси та досвідчених викладачів.