面试题：Java中不可变类如何保证线程安全性

Question

请简述Java不可变类的特性，以及这些特性是如何确保其在多线程环境下的线程安全性的。举例说明一个简单的不可变类并阐述其线程安全原理。

Answer 1

Java不可变类的特性

1. 状态不可改变：一旦创建，其内部状态（成员变量）就不能再被修改。所有成员变量通常被声明为final，确保它们在对象初始化后不能被重新赋值。
2. 对象创建后哈希值不变：由于对象状态不可变，其哈希值在创建后也不会改变，这使得不可变类非常适合作为HashMap的键。
3. 线程安全：无需额外的同步机制即可在多线程环境下安全使用。

确保多线程环境下线程安全性的方式

1. 避免共享可变状态：不可变类没有可变的状态，所有线程访问的都是同一个不可变对象，不存在数据竞争问题。因为没有可变数据，就不会出现一个线程修改数据，另一个线程读到不一致数据的情况。
2. 对象创建时的安全发布：由于对象一旦创建就不可变，在创建过程中就可以确保对象的状态是正确初始化的，并且创建后状态不会改变，所以可以安全地发布给多个线程使用。

简单不可变类示例及线程安全原理

public final class ImmutableClass {
    private final int value;

    public ImmutableClass(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }
}

1. 线程安全原理：
   • ImmutableClass类被声明为final，防止被继承，避免子类改变其行为。
   • value成员变量被声明为final，一旦初始化就不能再被修改。
   • 没有提供修改value的方法，只有获取value的getValue方法。因此，多个线程访问ImmutableClass对象时，只能读取value的值，不会出现数据竞争，从而保证了线程安全性。