Neměnné objekty
Tomáš Pitner, Radek Ošlejšek, Marek Šabo
Neměnné objekty
• Neměnný (immutable) objekt nemůže být po jeho vytvoření modifikován
• Bezpečně víme, co v něm až do konce života bude
• Tudíž může být souběžně používán z více míst, aniž by hrozily nekonzistence
• Jsou prostředkem, jak psát robustní a bezpečný kód
• K jejich vytvoření nepotřebujeme žádný speciální nástroj
Příklad neměnného objektu
public class Vertex1D {
  private int x;
  public Vertex1D(int x) {
  this.x = x;
  }
  public int getX() {
  return x;
  }
}
...
Vertex1D v = new Vertex1D(1);
// x of value 1 cannot be changed anymore
Výhody a nevýhody
Výhody
• je to vláknově bezpečné (thread safe) — objekt může být bezpečně používán více vlákny naráz
• programátor má jistotu, že se mu obsah objektu nezmění — silný předpoklad
• kód je čitelnější, udržovanější i bezpečnější (např. útočník nemůže změnit náš token)
Nevýhody
• chceme-li objekt byť jen drobně změnit, musíme vytvořit nový
• to stojí čas a paměť
Porovnání
• Neměnný objekt vs. konstanta
◦ konstanta je jenom jedna (je statická)
◦ neměnných objektů může být víc s různými hodnotami
◦ kdyby jich bylo více a měly stejnou hodnotu, postrádá smysl
1
• Neměnný objekt vs. final
◦ final prakticky zakáže změnu odkazu
◦ nelze tedy do dané proměnné přiřadit odkaz na jiný objekt
◦ samotný objekt ale může být dál "vevnitř" modifikován
Příklad final
final Person p = new Person("Marek");
// p = new Person("Jan"); // cannot be done
p.setName("Haha I changed it"); // this works!
Vestavěné neměnné třídy
• Neměnnou třídou v Javě je String.
• Má to řadu dobrých důvodů - tytéž jednou definované řetězce lze používat souběžně z více míst
programu
• Nicméně i negativní stránky - někdy větší režie spojená s nemodifikovatelností:
String s = "Hello " + "World";
• Kód vytvoří 3 objekty: "Hello ", "World" a "Hello World".
• Cože? To je tak neefektivní?
• Pokud by vysloveně vadilo, lze místo String použít StringBuilder, který je modifikovatelný
(mutable), viz dále
String pod lupou
• Podívejme se na rozdíl "Hello" a new String("Hello").
new String("Hello")
vytvoří pokaždé nový objekt
"Hello"
funguje na principu: jestli taký objekt zatím neexistuje, tak ho vytvořím, jinak vrátím odkaz na
již existující objekt (uložen v paměti String constant pool)
2
String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
boolean bTrue = (s1 == s2); // true, identical objects
s1 = new String("Hello");
s2 = new String("Hello");
boolean bFalse = (s1 == s2); // false, different objects though with same value
Metody třídy String
• char charAt(int index) — vráti prvek na daném indexu
• static String format(String format, Object… args) — stejné jako printf v C
• boolean isEmpty() — vráti true jestli je prázdný
• int length() — velikost řetězce
• matches, split, indexOf, startsWith …
 Více metod najdete v dokumentaci třídy String.
• Doporučujeme javadoc prostudovat, používaním existujících metod jsi ušetříte spoustu práce!
Třída StringBuilder
StringBuilder builder = new StringBuilder("Hello ");
builder.append("cruel ").append("world"); // method chain
builder.append("!");
String result = builder.toString();
• StringBuilder se průběžně modifikuje, přidáváme do něj další znaky
• Na závěr vytvoříme výsledný řetězec
• StringBuilder není thread safe, proto existuje její varianta StringBuffer.
Objektové obálky nad primitivními
hodnotami
• Java má primitivní typy — int, char, double, …
• Ke každému primitivnímu typu existuje varianta objektového typu — Integer, Character, Double,
…
• Tyto objektové typy se nazývají wrappers.
• Objekty jsou neměnné
3
• Při vytváření takových objektů není nutné používat new,
◦ využije se tzv. autoboxing, např. Integer five = 5;
◦ Obdobně autounboxing, int alsoFive = five;
Integer objectInt = new Integer(42);
Integer objectInt2 = 42;
Konstanty objektových obálek
• Wrappers (např. Double) mají různé konstanty:
◦ MIN_VALUE je minimální hodnota jakou může double obsahovat
◦ POSITIVE_INFINITY reprezentuje konstantu kladné nekonečno
◦ NaN je zkratkou Not-a-Number — dostaneme ji např. dělením nuly
• Protože konstanty jsou statické, jejich hodnoty získáme přes název třídy:
double d = Double.MIN_VALUE;
d = Double.NEGATIVE_INFINITY;
Metody objektových obálek
• např. pro Double existuje static double parseDouble(String s) — udělá ze String číslo, z "1.0",
vytvoří číslo 1.0
• obdobně pro Integer a další číselné typy
• pro převody na číselné typy dále int intValue() převod double do typu int
• boolean isNaN() — test, jestli není hodnotou číslo
 Více konstant a metod popisuje javadoc.
Víc hodnot
• Test: Objektové typy (Integer) mají od primitivních (int) jednu hodnotu navíc — uhádněte
jakou!
• je to null
• Integer je objektový typ, proměnná je odkaz na objekt
Rozdíl od primitivních typů
Proč tedy vůbec používat primitivní typy, když máme typy objektové?
4
int i = 1
• zabere v paměti právě jen 32 bitů
• používáme přímo danou paměť, jednička je uložena přímo v i
Integer i = 1
• je třeba alokace paměti pro objekt, zkonstruování objektu s obsahem 1
• v proměnné i je pouze odkaz, je to (nepatrně) pomalejší
• Výkon může být u velkého počtu objektů problém, např. vytvoření miliónu proměnných typu
Integer namísto int může mít dopad na výkon a zcela jistě zabere dost paměti, asi zbytečně
Doporučení
• Používejte hlavně primitivní typy
• Využívejte metody objektových typů, hlavně statické, kde není třeba mít objekt
• Řada objektových jazyků vůbec primitivní typy jako v Javě nemá, vše jsou objekty
Přechod mezi primitivními a objektovými
typy
• Java podporuje automatické balení (boxing) a vybalení (unboxing) mezi primitivními typy a
wrappery.
• Proto je následující kód je naprosto v pořádku
int primitiveInt = 42;
Integer objectInt = primitiveInt;
primitiveInt = new Integer(43);
• Jak už bylo řečeno, použití primitivního typu je obvykle lepší nápad - jsme v Javě :-)
Zvláštnosti
• Zajímavost, anebo spíš podraz Javy:
Integer i1 = 100; // between -127 and 128
Integer i2 = 100;
boolean referencesAreEqual = (i1 == i2); // true
i1 = 300;
i2 = 300;
boolean referencesNotEqual = (i1 == i2); // false
• Poučení: objekty pomocí == obvykle neporovnáváme (budeme se učit o equals).
5